KR102763855B1 - fuel treatment system and ship having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 연료 저장탱크로부터 배출되는 연료를 수요처에 공급하는 연료 공급부; 상기 수요처에서 리턴되는 잉여 연료를 회수하는 연료 회수부; 및 상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료를 포집하는 연료 처리부를 포함하며, 상기 연료 처리부는, 물을 이용하여 연료를 포집하여 폐수를 생성하는 복수 개의 흡수탱크를 포함하고, 상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료가 상기 복수 개의 흡수탱크를 차례대로 경유하면서 상기 흡수탱크에 저장된 물에 녹아 폐수로 변화되도록 한다.The present invention relates to a fuel treatment system and a ship including the same, comprising: a fuel supply unit which supplies fuel discharged from a fuel storage tank to a demander; a fuel recovery unit which recovers surplus fuel returned from the demander; and a fuel treatment unit which collects fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit, wherein the fuel treatment unit includes a plurality of absorption tanks which collect fuel using water and generate waste water, and the fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit passes through the plurality of absorption tanks in sequence and is dissolved in water stored in the absorption tanks to change into waste water.
Description
본 발명은 연료 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel processing system and a vessel including the same.
전 세계적으로 대기오염이 심각해지고 대기오염으로 기후변화가 일어나고 있다. 선박에서 배출되는 오염물질이 대기오염에 미치는 영향이 크기 때문에, 대기오염을 줄이기 위해 국제해사기구(IMO:International Maritime Organization), 유럽연합, 미국 등은 선박으로부터 배출되는 오염물질에 대한 규제를 강화하고 있다.Air pollution is becoming more serious worldwide, and climate change is occurring due to air pollution. Since pollutants emitted from ships have a significant impact on air pollution, the International Maritime Organization (IMO), the European Union, the United States, and others are strengthening regulations on pollutants emitted from ships to reduce air pollution.
향후 선박의 온실가스 배출 규제가 2050년까지 주요 기점마다 단계적으로 강화됨에 따라, 기존의 엔진 및 연료만으로는 오염물질에 대한 규제를 준수하기 어려울 것으로 전망된다.As greenhouse gas emission regulations for ships are gradually strengthened at key milestones through 2050, it is expected that existing engines and fuels alone will be unable to comply with regulations on pollutants.
따라서 강화된 선박 온실가스의 배출 규제가 적용됨에 따라, 현재 사용되는 기존 화석연료의 사용이 어려울 것으로 예상되며, 앞으로 강화될 규제를 만족시킬 수 있는 대체연료의 발굴이 매우 시급하다. 대체연료로서, 암모니아(NH3), 바이오연료(Biofuel), 태양에너지, 풍력에너지 등과 같은 비화석연료가 고려되고 있는 실정이다.Therefore, as the strengthened greenhouse gas emission regulations for ships are applied, it is expected that the use of existing fossil fuels currently in use will be difficult, and it is very urgent to find alternative fuels that can satisfy the strengthened regulations in the future. Non-fossil fuels such as ammonia (NH3), biofuel, solar energy, and wind energy are being considered as alternative fuels.
그 중에서 암모니아는 생산, 저장, 운송 및 공급이 가능한 화학물질로서, 암모니아를 연료로 사용하는 암모니아 선박이 개발되고 있다.Among them, ammonia is a chemical substance that can be produced, stored, transported, and supplied, and an ammonia ship that uses ammonia as fuel is being developed.
기존 암모니아 선박은 암모니아 연료를 액체로 저장하는데, 암모니아는 상온보다 낮은 끓는점(대기압 기준, -33℃)을 가지므로, 암모니아를 액체로 저장하기 위해서는 연료 저장탱크도 일정 사양을 갖춰야 한다. 또한, 암모니아를 액체 상태로 유지하기 위해 탱크 내부를 저온 상태로 유지해야 하므로, 저장탱크를 냉각해야 하고 냉각하는 과정에서 많은 에너지가 소비된다.Existing ammonia ships store ammonia fuel as liquid, but ammonia has a boiling point lower than room temperature (atmospheric pressure, -33℃), so in order to store ammonia as liquid, the fuel storage tank must also have certain specifications. In addition, in order to maintain ammonia in a liquid state, the inside of the tank must be kept at a low temperature, so the storage tank must be cooled, and a lot of energy is consumed in the cooling process.
또한, 액체 암모니아의 저장탱크는 탱크 내에서 증발 기체가 발생할 수 있어, 상기 증발 기체로 인해 저장탱크 내부 압력이 상승하여 탱크가 폭발할 위험이 있으며, 액체 암모니아가 탱크 외부로 유출될 경우에 폭발이 일어날 수 있고, 암모니아의 독성으로 인한 인명피해의 위험이 있다.In addition, storage tanks for liquid ammonia may generate vaporized gas inside the tank, which may increase the pressure inside the storage tank and cause the tank to explode. In addition, if liquid ammonia leaks outside the tank, an explosion may occur, and there is a risk of casualties due to the toxicity of ammonia.
이와 같이 기존 암모니아 선박은 액체 암모니아 연료를 저장하고, 암모니아 연료를 엔진에 공급하는데 있어, 설비 비용과 운영 비용 측면에서 효율성이 떨어지며, 시설의 안전성도 떨어진다는 한계가 있었다.In this way, existing ammonia ships had limitations in terms of efficiency in terms of facility costs and operating costs in storing liquid ammonia fuel and supplying ammonia fuel to engines, and the safety of the facilities was also low.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 암모니아를 엔진의 연료로 공급함에 있어서 안정적이고 신뢰도 높은 연료 공급 등을 보장하는 연료 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been created to solve the problems of the prior art as described above, and provides a fuel processing system that guarantees stable and reliable fuel supply when supplying ammonia as fuel for an engine, and a ship including the same.
본 발명의 일 측면에 따른 연료 처리 시스템은, 연료 저장탱크로부터 배출되는 연료를 수요처에 공급하는 연료 공급부; 상기 수요처에서 리턴되는 잉여 연료를 회수하는 연료 회수부; 및 상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료를 포집하는 연료 처리부를 포함하며, 상기 연료 처리부는, 물을 이용하여 연료를 포집하여 폐수를 생성하는 복수 개의 흡수탱크를 포함하고, 상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료가 상기 복수 개의 흡수탱크를 차례대로 경유하면서 상기 흡수탱크에 저장된 물에 녹아 폐수로 변화되도록 한다.A fuel processing system according to one aspect of the present invention comprises: a fuel supply unit which supplies fuel discharged from a fuel storage tank to a demander; a fuel recovery unit which recovers surplus fuel returned from the demander; and a fuel treatment unit which collects fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit, wherein the fuel treatment unit comprises a plurality of absorption tanks which collect fuel using water to generate wastewater, and the fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit passes through the plurality of absorption tanks in sequence and is dissolved in water stored in the absorption tanks to be changed into wastewater.
구체적으로, 상기 복수 개의 흡수탱크는, 상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료의 흐름을 기준으로, 상류에서 하류로 갈수록 상대적으로 낮은 연료 농도를 가질 수 있다.Specifically, the plurality of absorption tanks may have a relatively lower fuel concentration from upstream to downstream based on the flow of fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit.
구체적으로, 상기 복수 개의 흡수탱크는, 높이 방향으로 적층되며 상기 흡수탱크가 각각 분리 가능하게 마련될 수 있다.Specifically, the plurality of absorption tanks are stacked in the height direction, and the absorption tanks can be provided so that they can be separated from each other.
구체적으로, 상기 복수 개의 흡수탱크는, 내부에 물이 저장되며 상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료가 유입되는 제1 흡수탱크; 및 내부에 물이 저장되며 상기 제1 흡수탱크에서 물에 흡수되지 못한 기체가 유입되는 제2 흡수탱크를 포함할 수 있다.Specifically, the plurality of absorption tanks may include a first absorption tank having water stored therein and into which fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit flows; and a second absorption tank having water stored therein and into which gas not absorbed into water in the first absorption tank flows.
구체적으로, 상기 제1 흡수탱크는, 상기 제2 흡수탱크보다 하방에 마련되며, 폐수 내 연료 농도가 일정 이상일 경우 상기 제2 흡수탱크를 기준으로 분리될 수 있다.Specifically, the first absorption tank is provided below the second absorption tank, and can be separated based on the second absorption tank when the fuel concentration in the wastewater is above a certain level.
구체적으로, 상기 연료 처리부는, 내부에 물이 저장되며 상기 제1 흡수탱크 및 상기 제2 흡수탱크 중 적어도 상기 제1 흡수탱크에서 물에 흡수되지 못한 기체가 유입되고, 내부에서 물에 흡수되지 못한 기체를 일정 농도 미만으로 대기 방출하는 제n 흡수탱크를 포함할 수 있다.Specifically, the fuel processing unit may include an nth absorption tank in which water is stored therein, gas that is not absorbed into water in at least the first absorption tank among the first absorption tank and the second absorption tank is introduced, and gas that is not absorbed into water inside is discharged to the atmosphere at a concentration below a predetermined level.
본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 연료 처리 시스템을 갖는다.A vessel according to one aspect of the present invention has the fuel processing system.
본 발명에 따른 연료 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 암모니아 엔진에 암모니아를 효율적으로 공급함은 물론이고, 배기 처리, 퍼징 등에 있어서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.The fuel processing system according to the present invention and a vessel including the same can efficiently supply ammonia to an ammonia engine and exhibit excellent performance in exhaust treatment, purging, etc.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 12는 본 발명의 제12 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 13은 본 발명의 제13 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 14는 본 발명의 제13 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.
도 15는 본 발명의 제14 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the ninth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the 11th embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the 12th embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the 13th embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the 13th embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the 14th embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.The purpose, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. In this specification, when adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that, as much as possible, the same components are given the same numerals even if they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명에서 연료는 암모니아일 수 있지만, 이로 한정하는 것은 아니다. 연료는 메탄올, 에탄올 등과 같이 비등점이 비교적 낮고 수용성인 모든 종류의 물질을 포함할 수 있다.In the present invention, the fuel may be ammonia, but is not limited thereto. The fuel may include any kind of substance that has a relatively low boiling point and is water-soluble, such as methanol, ethanol, etc.
본 발명은 이하에서 설명하는 연료 처리 시스템이 구비되는 선박을 포함한다. 이때 선박은 암모니아 운반선, 암모니아가 아닌 화물이나 사람을 운반하는 상선, FSRU, FPSO, Bunkering vessel, 해양플랜트 등을 모두 포함하는 개념이다.The present invention includes a vessel equipped with a fuel processing system as described below. In this case, the vessel is a concept that includes an ammonia carrier, a merchant ship transporting cargo or people other than ammonia, an FSRU, an FPSO, a bunkering vessel, an offshore plant, etc.
본 발명의 도면에 도시하지 않았으나, 압력센서(PT), 온도센서(TT), 유량센서(FT) 등이 제한 없이 적절한 위치에 구비될 수 있음은 물론이며, 각 센서에 의한 측정값은 이하에서 설명하는 구성들의 운영에 제한 없이 다양하게 사용될 수 있다.Although not shown in the drawings of the present invention, a pressure sensor (PT), a temperature sensor (TT), a flow sensor (FT), etc. may be installed in appropriate locations without limitation, and the measurement values by each sensor may be used in various ways without limitation in the operation of the configurations described below.
또한 본 발명의 도면에서 직선은 암모니아나 열매, 비폭발성가스 등의 다양한 유체가 이동하는 유로를 나타나는 것으로서, 파이프 라인으로 해석될 수 있다.In addition, in the drawings of the present invention, straight lines represent paths through which various fluids such as ammonia, berries, and non-explosive gases move, and can be interpreted as pipelines.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 연료 저장탱크(10), 연료 공급부(20), 연료 회수부(30), 배기 처리부(40), 연료 처리부(60)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a fuel processing system (1) according to the first embodiment of the present invention includes a fuel storage tank (10), a fuel supply unit (20), a fuel recovery unit (30), an exhaust treatment unit (40), and a fuel processing unit (60).
연료 저장탱크(10)는, 암모니아를 저장한다. 암모니아는 엔진(E) 등의 수요처에 의해 소비되는 연료로 사용되며, 이때 엔진(E)은 암모니아 전용 엔진(E)이거나, 암모니아 혼소 엔진(E) 등일 수 있다. 물론 본 명세서에서 엔진(E)은 암모니아를 소비하여 에너지를 얻는 기관으로서, 터빈 등을 포괄하는 의미로 해석된다. 또한 수요처는 엔진(E) 외에 다양한 소비처를 포함한다.The fuel storage tank (10) stores ammonia. Ammonia is used as a fuel consumed by a demand source such as an engine (E). At this time, the engine (E) may be an ammonia-only engine (E) or an ammonia mixed-fuel engine (E). Of course, in this specification, the engine (E) is interpreted as a mechanism that consumes ammonia to obtain energy, and includes turbines, etc. In addition, the demand source includes various consumers in addition to the engine (E).
연료 저장탱크(10)는 암모니아를 액상으로 저장하며, 이를 위해 연료 저장탱크(10)의 내부 또는 외부 중 적어도 일측에는 단열이 적용될 수 있다. 또는 연료 저장탱크(10)는 고압으로 암모니아를 저장함으로써 암모니아의 액화를 방지할 수 있고, 이 경우 후술할 연료 공급부(20)의 저압 펌프(21)가 축소 또는 생략될 수 있다.The fuel storage tank (10) stores ammonia in a liquid state, and for this purpose, insulation may be applied to at least one side of the inside or the outside of the fuel storage tank (10). Alternatively, the fuel storage tank (10) may store ammonia at a high pressure to prevent liquefaction of the ammonia, and in this case, the low-pressure pump (21) of the fuel supply unit (20) described later may be reduced or omitted.
연료 저장탱크(10)는 선박 내부에 화물창을 이루도록 마련될 수 있고, 또는 선박의 내부 또는 갑판 상에 별도로 마련되는 연료탱크일 수 있다. 이러한 연료 저장탱크(10)는 하나 이상으로 마련되며, 복수의 연료 저장탱크(10)가 마련될 경우 암모니아는 택일적으로 또는 동시에 소비될 수 있다.The fuel storage tank (10) may be provided to form a cargo hold inside the ship, or may be a fuel tank provided separately inside the ship or on the deck. One or more of these fuel storage tanks (10) are provided, and when a plurality of fuel storage tanks (10) are provided, ammonia may be consumed selectively or simultaneously.
연료 저장탱크(10)에는 벙커링 스테이션(도시하지 않음)이 연결되며, 벙커링 스테이션은 외부의 주유원으로부터 연료 저장탱크(10)로 암모니아를 전달한다. 외부의 주유원은 육상의 암모니아 공급원이거나, 또는 해상의 암모니아 벙커링선 등일 수 있다.A bunkering station (not shown) is connected to the fuel storage tank (10), and the bunkering station delivers ammonia from an external fuel source to the fuel storage tank (10). The external fuel source may be an ammonia supply source on land, or an ammonia bunkering ship at sea.
연료 저장탱크(10)에는 압력 조절부(11)가 마련될 수 있다. 압력 조절부(11)는 연료 저장탱크(10)에서 배출되는 암모니아를 가열 또는 기화시킨 뒤 연료 저장탱크(10) 내부로 주입하여 연료 저장탱크(10)의 내압을 높이는 PBU(Pressure Build-up Unit)이거나, 또는 암모니아를 냉각/과냉시켜 리턴하는 과냉기일 수 있다. A pressure control unit (11) may be provided in the fuel storage tank (10). The pressure control unit (11) may be a PBU (Pressure Build-up Unit) that heats or vaporizes ammonia discharged from the fuel storage tank (10) and then injects it into the fuel storage tank (10) to increase the internal pressure of the fuel storage tank (10), or may be a supercooler that cools/subcools ammonia and returns it.
이외에도 압력 조절부(11)는 연료 저장탱크(10)로부터 배출되는 기상 암모니아(증발가스)를 재액화하여 연료 저장탱크(10)로 리턴시키는 재액화장치(111)일 수 있다. 재액화장치(111)의 경우 연료 저장탱크(10)와의 사이에 기상 처리라인(L11)으로 연결될 수 있다. 압력 조절부(11)는 연료 저장탱크(10)의 내압을 상승 또는 하강하여 암모니아 연료 공급의 안정성을 확보할 수 있다.In addition, the pressure control unit (11) may be a re-liquefaction device (111) that re-liquefies gaseous ammonia (evaporated gas) discharged from the fuel storage tank (10) and returns it to the fuel storage tank (10). In the case of the re-liquefaction device (111), it may be connected to the fuel storage tank (10) by a gaseous treatment line (L11). The pressure control unit (11) may secure the stability of ammonia fuel supply by increasing or decreasing the internal pressure of the fuel storage tank (10).
연료 공급부(20)는, 연료 저장탱크(10)의 암모니아를 엔진(E)에 공급한다. 연료 공급부(20)는 연료 저장탱크(10)에 저장되어 있는 암모니아 중, 액상의 암모니아를 엔진(E)에 공급할 수 있다. 특히 현재 암모니아를 소비하는 엔진(E)의 제원을 고려하여, 연료 공급부(20)는 암모니아를 액상으로 엔진(E)에 공급하도록 마련된다. 물론 연료 공급부(20)는 엔진(E) 제원의 변경에 대응하여 암모니아의 상태를 다양하게 조절할 수 있다.The fuel supply unit (20) supplies ammonia from the fuel storage tank (10) to the engine (E). The fuel supply unit (20) can supply liquid ammonia from among the ammonia stored in the fuel storage tank (10) to the engine (E). In particular, considering the specifications of the engine (E) currently consuming ammonia, the fuel supply unit (20) is arranged to supply ammonia in a liquid state to the engine (E). Of course, the fuel supply unit (20) can variously adjust the state of the ammonia in response to changes in the specifications of the engine (E).
연료 공급부(20)는 저압 펌프(21)를 포함한다. 저압 펌프(21)는 연료 저장탱크(10)에 저장된 암모니아를 외부로 인출하는 기능을 담당하며, 고정용량형 또는 가변용량형(VFD) 등으로 마련될 수 있다.The fuel supply unit (20) includes a low-pressure pump (21). The low-pressure pump (21) is responsible for the function of withdrawing ammonia stored in the fuel storage tank (10) to the outside, and may be provided as a fixed-capacity type or a variable-capacity type (VFD).
저압 펌프(21)는 연료 저장탱크(10) 내에 배치될 수 있지만, 도면과 달리 연료 저장탱크(10)의 하류에 배치되는 것도 가능하다. 더 나아가 연료 저장탱크(10)의 타입과 내압 등에 따라 저압 펌프(21)가 생략될 수도 있음은 앞서 설명한 바와 같다.The low-pressure pump (21) may be placed inside the fuel storage tank (10), but unlike the drawing, it may also be placed downstream of the fuel storage tank (10). Furthermore, as described above, the low-pressure pump (21) may be omitted depending on the type and internal pressure of the fuel storage tank (10).
저압 펌프(21)는 도면에서와 달리 복수로 마련되어 상호 백업 가능한 구조를 이룰 수 있고, 또한 복수 개의 저압 펌프(21)는 동시 작동하며 부하를 분담하도록 마련될 수 있다. 또는 저압 펌프(21)는 복수 개가 직렬로 구비되어 다단 가압 방식을 활용할 수도 있다.Unlike in the drawing, the low-pressure pump (21) may be provided in multiple numbers to form a mutually back-up structure, and also, multiple low-pressure pumps (21) may be provided to operate simultaneously and share the load. Alternatively, multiple low-pressure pumps (21) may be provided in series to utilize a multi-stage pressurization method.
연료 공급부(20)는 고압 펌프(22), 열교환기(23)를 더 포함한다. 고압 펌프(22)는 저압 펌프(21)에 의해 가압된 암모니아를 엔진(E)의 요구압력에 대응되도록 가압한다. 고압 펌프(22)는 저압 펌프(21)에서 설명한 것과 마찬가지로 하나 이상이 직렬 또는 병렬 등으로 마련될 수 있다.The fuel supply unit (20) further includes a high-pressure pump (22) and a heat exchanger (23). The high-pressure pump (22) pressurizes ammonia pressurized by the low-pressure pump (21) to correspond to the required pressure of the engine (E). As described in the low-pressure pump (21), one or more high-pressure pumps (22) may be provided in series or in parallel.
고압 펌프(22)는 가변용량형으로 마련될 수 있으며, 저압 펌프(21)와 고압 펌프(22) 사이에 마련될 수 있는 유량계의 측정값에 따라 부하가 가변될 수 있다. 이때 유량계는 연료 회수부(30)에 의해 회수되는 잉여 암모니아의 유량이 반영되는 위치에 마련될 수 있다.The high-pressure pump (22) may be provided as a variable-capacity type, and the load may be varied according to the measurement value of a flow meter that may be provided between the low-pressure pump (21) and the high-pressure pump (22). At this time, the flow meter may be provided at a location where the flow rate of excess ammonia recovered by the fuel recovery unit (30) is reflected.
후술할 연료 회수부(30)는 엔진(E)에서 배출되는 잉여 암모니아를 고압 펌프(22)로 전달할 수 있는데, 고압 펌프(22)는 제원 상 기상의 유입이 바람직하지 않다. 따라서 고압 펌프(22) 상류의 암모니아는 액상으로만 존재하는 것이 요구되며, 이를 위해 고압 펌프(22) 상류의 온도 및 압력 등이 효과적으로 제어될 수 있다.The fuel recovery unit (30) described later can transfer excess ammonia discharged from the engine (E) to the high-pressure pump (22), but the high-pressure pump (22) does not preferably have gaseous inflow due to its specifications. Therefore, it is required that the ammonia upstream of the high-pressure pump (22) exists only in a liquid phase, and for this purpose, the temperature and pressure upstream of the high-pressure pump (22) can be effectively controlled.
일례로 연료 회수부(30)에 의해 회수되는 암모니아는 냉각될 수 있으며, 고압 펌프(22) 상류의 암모니아 압력은 높게 유지되어 암모니아의 비등점을 높여서 기화를 억제할 수 있다. For example, ammonia recovered by the fuel recovery unit (30) can be cooled, and the ammonia pressure upstream of the high pressure pump (22) can be maintained high to increase the boiling point of ammonia and suppress vaporization.
열교환기(23)는, 암모니아의 온도를 조절한다. 열교환기(23)는 고압 펌프(22)의 상류, 즉 저압 펌프(21)와 고압 펌프(22) 사이에 마련될 수 있다. 또는 열교환기(23)는 고압 펌프(22)의 하류에 마련될 수 있으며, 고압 펌프(22)의 상류 및 하류에 각각 마련될 수도 있다. 열교환기(23)는 글리콜 워터(GW), 해수, 청수, 스팀 등의 제한되지 않는 열매를 이용해 암모니아의 온도를 엔진(E)의 요구 온도에 대응하여 조절할 수 있다. The heat exchanger (23) controls the temperature of ammonia. The heat exchanger (23) may be provided upstream of the high-pressure pump (22), that is, between the low-pressure pump (21) and the high-pressure pump (22). Alternatively, the heat exchanger (23) may be provided downstream of the high-pressure pump (22), and may be provided upstream and downstream of the high-pressure pump (22), respectively. The heat exchanger (23) may use a non-limiting medium such as glycol water (GW), seawater, clear water, or steam to control the temperature of ammonia in response to the required temperature of the engine (E).
열교환기(23)는 암모니아를 가열하는 히터일 수 있다. 일반적으로 연료 저장탱크(10)의 저장 온도(대기압에서의 암모니아 비등점 이하)보다 엔진(E)의 요구 온도가 높으며, 저압 펌프(21) 및 고압 펌프(22)의 가압 시 발생하는 온도 상승분만으로는 엔진(E)의 요구 온도를 맞추기 부족하므로, 열교환기(23)가 사용될 수 있다.The heat exchanger (23) may be a heater that heats ammonia. Generally, the required temperature of the engine (E) is higher than the storage temperature of the fuel storage tank (10) (below the boiling point of ammonia at atmospheric pressure), and since the temperature increase that occurs during pressurization of the low-pressure pump (21) and the high-pressure pump (22) is insufficient to meet the required temperature of the engine (E), the heat exchanger (23) may be used.
다만 열교환기(23)는 고압 펌프(22)의 상류에 마련되어 고압 펌프(22)에 암모니아 기상이 유입되지 않도록, 암모니아의 온도를 적절히 조절할 수 있다. 이때 열교환기(23)는 연료 회수부(30)에 의해 암모니아가 회수되는 것을 고려하여 암모니아의 가열 온도를 제어한다.However, the heat exchanger (23) is installed upstream of the high-pressure pump (22) so that the temperature of ammonia can be appropriately controlled to prevent ammonia gas from flowing into the high-pressure pump (22). At this time, the heat exchanger (23) controls the heating temperature of ammonia in consideration of the recovery of ammonia by the fuel recovery unit (30).
열교환기(23)에는 열매가 공급되어 암모니아의 가열에 사용될 수 있다. 즉 열교환기(23)는 열매와 암모니아를 상호 열교환시키는 형태로 마련될 수 있다. The heat exchanger (23) can be supplied with heat and used to heat ammonia. That is, the heat exchanger (23) can be provided in a form that mutually exchanges heat between the heat and ammonia.
또는 열교환기(23)는, 물이 담겨있는 수조 내부를 암모니아가 경유하는 Water bath type 히터일 수 있다. 이때 Water bath type 히터로는, 내부의 물을 스팀으로 가열하는 water bath type 스팀 히터이거나, 또는 발전엔진(E) 등으로부터 생성된 전기로 내부의 물을 가열하는 water bath type 전기 히터 등이 사용될 수 있다. Alternatively, the heat exchanger (23) may be a water bath type heater in which ammonia passes through the inside of a water tank containing water. At this time, as the water bath type heater, a water bath type steam heater that heats the water inside with steam, or a water bath type electric heater that heats the water inside with electricity generated from a power generation engine (E), etc. may be used.
연료 공급부(20)는 엔진(E)의 직전에서 암모니아의 공급 유량 등을 조절하기 위한 밸브를 구비하며, 이때 이러한 밸브를 연료 공급 밸브 트레인(SVT)으로 지칭할 수 있다.The fuel supply unit (20) is equipped with a valve for controlling the supply flow rate of ammonia, etc., just before the engine (E). At this time, such valve may be referred to as a fuel supply valve train (SVT).
또한 연료 공급부(20)에 포함되는 고압 펌프(22) 및 열교환기(23) 등이 마련되며 액화가스 저장탱크에서 엔진(E)까지 암모니아가 유동하도록 하는 라인을 연료 공급라인(L10)으로 정의할 수 있다.In addition, a high-pressure pump (22) and a heat exchanger (23) included in the fuel supply unit (20) are provided, and a line that allows ammonia to flow from the liquefied gas storage tank to the engine (E) can be defined as a fuel supply line (L10).
연료 회수부(30)는, 엔진(E)에서 리턴되는 잉여 암모니아를 회수한다. 현재 개발되었거나 개발 중인 암모니아용 엔진(E)은 암모니아를 액상으로 공급받아 소비하되, 필요 유량을 안정적으로 공급받기 위해 잉여분을 더 공급받는 구조를 갖는다.The fuel recovery unit (30) recovers excess ammonia returned from the engine (E). The ammonia engine (E) currently developed or under development consumes ammonia in liquid form, but has a structure in which the excess is additionally supplied in order to stably supply the required amount.
이때 잉여분의 암모니아는 엔진(E)의 적어도 일부분을 경유한 뒤 엔진(E)에서 배출될 수 있는데, 이 경우 엔진(E) 내에서 사용되는 윤활유가 암모니아에 혼입될 수 있다. 따라서 엔진(E)에서 배출되는 잉여분의 암모니아는 오염된 상태로서, 연료 저장탱크(10)로의 복귀가 바람직하지 않다.At this time, the excess ammonia may pass through at least a part of the engine (E) and then be discharged from the engine (E), in which case the lubricating oil used in the engine (E) may be mixed with the ammonia. Therefore, the excess ammonia discharged from the engine (E) is in a contaminated state and is not desirable to be returned to the fuel storage tank (10).
다만 이러한 잉여분의 암모니아는 엔진(E)에서 소비 가능한 상태이므로, 연료 회수부(30)는 엔진(E)에서 배출된 잉여분의 암모니아를 연료 공급부(20)로 전달한다. 구체적으로 연료 회수부(30)는 잉여분의 암모니아를 연료 공급부(20)에서 고압 펌프(22)로 전달할 수 있다. 이러한 암모니아의 전달은 연료 회수라인(L20)에 의해 이루어진다. 연료 회수라인(L20)에는 쿨러(31), 콜렉팅 탱크(32) 등이 마련될 수 있다.However, since this surplus ammonia is consumable in the engine (E), the fuel recovery unit (30) transfers the surplus ammonia discharged from the engine (E) to the fuel supply unit (20). Specifically, the fuel recovery unit (30) can transfer the surplus ammonia from the fuel supply unit (20) to the high-pressure pump (22). This transfer of ammonia is performed by the fuel recovery line (L20). The fuel recovery line (L20) may be provided with a cooler (31), a collecting tank (32), etc.
쿨러(31)는, 엔진(E)에서 배출된 잉여 암모니아를 냉각한다. 잉여 암모니아는 엔진(E)을 경유하였기 때문에 엔진(E) 발열에 의해 가열된 상태일 수 있고, 그대로 리턴되어 고압 펌프(22)로 유입되면 고압 펌프(22) 내 기상의 유입을 유발할 수 있다. 따라서 쿨러(31)는 잉여 암모니아를 청수 등으로 냉각해 연료 공급부(20)에서 저압 펌프(21)와 고압 펌프(22) 사이로 전달하여, 고압 펌프(22)에 암모니아 기상이 유입되는 것을 억제한다.The cooler (31) cools the excess ammonia discharged from the engine (E). Since the excess ammonia has passed through the engine (E), it may be heated by the heat generated by the engine (E), and if it is returned as is and flows into the high-pressure pump (22), it may cause the gaseous phase to flow into the high-pressure pump (22). Therefore, the cooler (31) cools the excess ammonia with fresh water, etc. and transfers it between the low-pressure pump (21) and the high-pressure pump (22) in the fuel supply unit (20), thereby preventing the ammonia gaseous phase from flowing into the high-pressure pump (22).
콜렉팅 탱크(32)는, 연료 회수라인(L20)의 일부분에 병렬로 마련되며 암모니아를 임시 저장한다. 콜렉팅 탱크(32)는 엔진(E)에서 고압 펌프(22)로 전달되는 암모니아의 흐름을 기준으로 고압 펌프(22)의 상류에서 분기 연결된다. 콜렉팅 탱크(32)는 엔진(E)에서 리턴되는 잉여 암모니아 중 적어도 일부를 저장해 기액분리함으로써, 기상이 고압 펌프(22)로 유입되지 않도록 할 수 있다.The collecting tank (32) is provided in parallel with a portion of the fuel recovery line (L20) and temporarily stores ammonia. The collecting tank (32) is branched and connected upstream of the high-pressure pump (22) based on the flow of ammonia delivered from the engine (E) to the high-pressure pump (22). The collecting tank (32) stores at least a portion of the surplus ammonia returned from the engine (E) and performs gas-liquid separation, thereby preventing the gas phase from flowing into the high-pressure pump (22).
또한 콜렉팅 탱크(32)는 잉여 암모니아에 포함되어 있는 윤활유를 제거하도록 마련될 수도 있다. 콜렉팅 탱크(32)는 기액분리기 및 녹아웃 드럼을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이 경우 잉여 암모니아는 먼저 기액분리기에 유입되어 기상이 분리되고, 액상의 잉여 암모니아 중 적어도 일부는 녹아웃 드럼에 유입되어 윤활유가 분리된다. 즉 앞서 설명한 기상과 윤활유의 분리는 별도의 구성에 의해 이루어질 수 있지만, 편의상 이러한 기능들을 구현하는 구성을 콜렉팅 탱크(32)로 포괄할 수 있다.In addition, the collecting tank (32) may be provided to remove lubricating oil contained in the excess ammonia. The collecting tank (32) may have a structure including a gas-liquid separator and a knockout drum. In this case, the excess ammonia first flows into the gas-liquid separator to separate the gas phase, and at least a portion of the liquid excess ammonia flows into the knockout drum to separate the lubricating oil. That is, the separation of the gas phase and the lubricating oil described above may be achieved by a separate configuration, but for convenience, a configuration implementing these functions may be included in the collecting tank (32).
연료 회수부(30)는 엔진(E)의 직후에서 암모니아의 리턴 유량 등을 조절하기 위한 밸브를 구비하며, 이때 이러한 밸브는 연료 리턴 밸브 트레인(RVT)으로 지칭할 수 있다. 특히 연료 공급 밸브 트레인(SVT)과 연료 리턴 밸브 트레인을 포괄하여 연료 밸브 트레인(FVT)으로 정의할 수 있다.The fuel recovery unit (30) is provided with a valve for controlling the return flow rate of ammonia, etc. immediately after the engine (E). At this time, such valve may be referred to as a fuel return valve train (RVT). In particular, the fuel supply valve train (SVT) and the fuel return valve train may be collectively defined as a fuel valve train (FVT).
배기 처리부(40)는, 엔진(E)에서 배출되는 배기를 처리한다. 엔진(E)의 배기에는 각종 particle과 질소산화물(NOx) 등의 환경오염 유발 물질이 포함될 수 있는데, 배기 처리부(40)는 필터링, 화학반응 등을 이용하여 배기 내 오염 물질을 적절히 처리할 수 있다.The exhaust treatment unit (40) treats exhaust gas emitted from the engine (E). The exhaust gas of the engine (E) may contain various particles and environmental pollutants such as nitrogen oxides (NOx), and the exhaust treatment unit (40) can appropriately treat pollutants in the exhaust gas using filtering, chemical reactions, etc.
일례로 배기 처리부(40)는 선택적 촉매환원장치(SCR(41))이거나, SCR(41)uuber 등일 수 있다. 다만 본 실시예에서 배기 처리부(40)는 적어도 SCR(41)을 포함하도록 마련될 수 있고, 환원제로 암모니아 등을 사용할 수 있다.For example, the exhaust treatment unit (40) may be a selective catalytic reduction device (SCR (41)) or an SCR (41) uuber, etc. However, in the present embodiment, the exhaust treatment unit (40) may be provided to include at least an SCR (41) and may use ammonia or the like as a reducing agent.
배기 처리부(40)가 사용하는 환원제는, 별도로 외부에서 공급되는 것일 수 있고, 또는 연료 공급부(20) 등으로부터 전달되는 것일 수 있다. 즉 연료 공급부(20)는 엔진(E)을 향해 유동하는 암모니아의 적어도 일부를 배기 처리부(40)로 전달할 수 있다. The reducing agent used by the exhaust treatment unit (40) may be supplied separately from the outside, or may be delivered from the fuel supply unit (20), etc. That is, the fuel supply unit (20) can deliver at least a portion of the ammonia flowing toward the engine (E) to the exhaust treatment unit (40).
따라서 배기 처리부(40)는 연료 공급부(20)에 의해 엔진(E)으로 공급되는 암모니아 중 적어도 일부를 환원제로 이용할 수 있다. 이를 위해 연료 공급부(20)와 배기 처리부(40) 사이에는 연료 전달라인(L30)이 마련될 수 있다. Therefore, the exhaust treatment unit (40) can use at least a portion of the ammonia supplied to the engine (E) by the fuel supply unit (20) as a reducing agent. To this end, a fuel delivery line (L30) can be provided between the fuel supply unit (20) and the exhaust treatment unit (40).
연료 전달라인(L30)은 저압 펌프(21)와 고압 펌프(22) 사이의 연료 공급라인(L10)으로부터 분기될 수 있으며, 필터와 압력조절밸브(PCV) 등이 마련될 수 있다. 참고로 암모니아를 SCR(41)로 전달하기 위한 필터 및 압력조절밸브 등을 묶어 암모니아 전달부(44)로 정의할 수 있다.The fuel delivery line (L30) may be branched from the fuel supply line (L10) between the low-pressure pump (21) and the high-pressure pump (22), and may be provided with a filter and a pressure regulating valve (PCV). For reference, a filter and a pressure regulating valve for delivering ammonia to the SCR (41) may be defined as an ammonia delivery unit (44).
또한 연료 전달라인(L30)은 SCR(41)로 적정량의 암모니아가 공급되도록, 계량유닛(42)(Dosing unit)을 경유할 수 있다. 계량유닛(42)은 SCR(41)에 대한 암모니아 공급량을 조절할 뿐만 아니라, 환원제로서의 암모니아 농도를 조절할 수 있다. In addition, the fuel delivery line (L30) may pass through a dosing unit (42) to supply an appropriate amount of ammonia to the SCR (41). The dosing unit (42) may not only control the amount of ammonia supplied to the SCR (41), but also control the concentration of ammonia as a reducing agent.
이를 위해 계량유닛(42)은 압축 공기를 암모니아에 혼합할 수 있다. 배기 처리부(40)는 계량유닛(42)에 (압축된) 공기를 공급하기 위한 공기 공급유닛(43)을 더 포함할 수 있으며, 공기 공급유닛(43)은 Air Fan이거나 에어 컴프레서 등일 수 있다.For this purpose, the metering unit (42) can mix compressed air with ammonia. The exhaust treatment unit (40) can further include an air supply unit (43) for supplying (compressed) air to the metering unit (42), and the air supply unit (43) can be an air fan or an air compressor, etc.
계량유닛(42)은 압축된 공기와 암모니아를 혼합하여 적정한 암모니아 비율의 환원제를 SCR(41)로 공급할 수 있다. 이를 통해 엔진(E) 배기의 질소산화물이 효율적으로 제거된다. The metering unit (42) can mix compressed air and ammonia and supply a reducing agent with an appropriate ammonia ratio to the SCR (41). Through this, nitrogen oxides in the engine (E) exhaust are efficiently removed.
배기 처리부(40)는 연료 전달라인(L30)에서 연료 저장탱크(10)로 리턴되는 연료 리턴라인(L31)을 포함할 수 있다. 연료 리턴라인(L31)은 계량유닛(42)의 상류에서 암모니아 일부를 연료 저장탱크(10)로 회수할 수 있다. 이를 통해 배기 처리부(40)는 연료 저장탱크(10)에 대한 압력 조절 기능을 가질 수 있다.The exhaust treatment unit (40) may include a fuel return line (L31) that returns from the fuel delivery line (L30) to the fuel storage tank (10). The fuel return line (L31) may recover some of the ammonia upstream of the metering unit (42) to the fuel storage tank (10). Through this, the exhaust treatment unit (40) may have a pressure control function for the fuel storage tank (10).
특히 연료 리턴라인(L31)에는 리턴 열교환기(45)가 마련될 수 있다. 연료 저장탱크(10)가 저압일 경우, 리턴 열교환기(45)는 연료 전달라인(L30)으로 전달되는 암모니아 중 적어도 일부를 가열하여, 연료 저장탱크(10)의 내압을 적정 수준으로 회복시킬 수 있다.In particular, a return heat exchanger (45) may be provided in the fuel return line (L31). When the fuel storage tank (10) is at low pressure, the return heat exchanger (45) can heat at least a portion of the ammonia delivered to the fuel delivery line (L30) to restore the internal pressure of the fuel storage tank (10) to an appropriate level.
물론 연료 리턴라인(L31)은 리턴 열교환기(45)를 경유하거나 또는 적어도 일부 우회 가능하도록 마련될 수 있으므로, 연료 저장탱크(10)의 압력을 일정 범위로 유지하는데 배기 처리부(40)가 사용될 수 있다. Of course, the fuel return line (L31) can be arranged to pass through the return heat exchanger (45) or at least partially bypass it, so that the exhaust treatment unit (40) can be used to maintain the pressure of the fuel storage tank (10) within a certain range.
또한 연료 리턴라인(L31)은 압력 조절부(11)에 연결될 수 있다. 압력 조절부(11)는 재액화장치(111)일 수 있는데, 연료 리턴라인(L31)은 연료 전달라인(L30)을 따라 유동하는 암모니아의 적어도 일부를 압력 조절부(11)로 전달하여, 액화/과냉 후 연료 저장탱크(10)로 리턴되도록 할 수 있다. 이러한 과정은 연료 저장탱크(10)의 내압이 고압일 때 수행될 수 있다.Additionally, the fuel return line (L31) may be connected to the pressure control unit (11). The pressure control unit (11) may be a re-liquefaction device (111), and the fuel return line (L31) may transfer at least a portion of the ammonia flowing along the fuel delivery line (L30) to the pressure control unit (11) so that it may be returned to the fuel storage tank (10) after liquefaction/supercooling. This process may be performed when the internal pressure of the fuel storage tank (10) is high.
이러한 배기 처리부(40)는 엔진(E)의 배기에 대하여 충분한 정화 처리를 한 뒤, 대기 중으로 배출할 수 있다. 배기 처리부(40)에 의해 정화된 배기는 일정 높이를 갖는 연돌(funnel)을 통하여 외부로 방출되어 사람에게 위해를 가하지 않도록 처리된다.This exhaust treatment unit (40) can sufficiently purify the exhaust of the engine (E) and then discharge it into the atmosphere. The exhaust purified by the exhaust treatment unit (40) is discharged to the outside through a funnel having a certain height and treated so as not to cause harm to people.
연료 처리부(60)는, 암모니아가 저장되거나 또는 유동하는 부분에서 Normal stop 또는 Emergency stop 시 배출되는 암모니아를 저장할 수 있다. 연료 처리부(60)는 암모니아를 효율적으로 처리하기 위해 물을 이용할 수 있다.The fuel treatment unit (60) can store ammonia discharged during a normal stop or emergency stop in a section where ammonia is stored or flows. The fuel treatment unit (60) can use water to efficiently treat ammonia.
암모니아는 물에 쉽게 녹아 암모니아수(폐수)로 변환된다. 이를 이용하여 연료 처리부(60)는 연료 공급부(20) 또는 연료 회수부(30) 등에서 배출되는 암모니아를 물에 녹여 포집할 수 있다.Ammonia easily dissolves in water and is converted into ammonia water (waste water). Using this, the fuel treatment unit (60) can collect ammonia discharged from a fuel supply unit (20) or a fuel recovery unit (30) by dissolving it in water.
연료 처리부(60)는 암모니아에 물을 분사하여 암모니아가 암모니아수로 변화하여 포집될 수 있도록 하는 스크러버(61)일 수 있다. 또한 연료 처리부(60)는 물을 이용하여 암모니아를 포집해 암모니아수를 생성하는 흡수탱크(62)일 수 있다. 물론 연료 처리부(60)는 스크러버(61)와 흡수탱크(62)가 결합된 형태 등일 수도 있다.The fuel treatment unit (60) may be a scrubber (61) that sprays water onto ammonia so that the ammonia can be converted into ammonia water and captured. In addition, the fuel treatment unit (60) may be an absorption tank (62) that captures ammonia using water and generates ammonia water. Of course, the fuel treatment unit (60) may also be a form in which a scrubber (61) and an absorption tank (62) are combined.
본 발명의 연료 처리부(60)에 대해서는 이하 도 13 등을 참조하여 다른 실시예에서 상세히 설명하며, 여기서는 보다 자세한 설명을 생략한다. 다만 도 13 등에서 설명되는 연료 처리부(60)의 내용은 본 발명이 포함하는 모든 실시예에 적용될 수 있다.The fuel processing unit (60) of the present invention will be described in detail in another embodiment with reference to FIG. 13 and the like, and a more detailed description will be omitted here. However, the contents of the fuel processing unit (60) described in FIG. 13 and the like can be applied to all embodiments included in the present invention.
이와 같이 본 실시예는 엔진(E)에 연료로 공급되는 암모니아의 적어도 일부를 SCR(41)로 공급하되, SCR(41)로 전달되는 암모니아의 적어도 일부를 가열 또는 냉각해 연료 저장탱크(10)로 회수함으로써 연료 저장탱크(10)의 압력을 적절히 조절할 수 있다.In this way, the present embodiment supplies at least a portion of the ammonia supplied as fuel to the engine (E) to the SCR (41), and at least a portion of the ammonia delivered to the SCR (41) is heated or cooled and recovered into the fuel storage tank (10), thereby appropriately controlling the pressure of the fuel storage tank (10).
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a second embodiment of the present invention.
이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다. 이는 이하 다른 실시예에서도 마찬가지임을 알려둔다.In the following, the differences between this embodiment and the previous embodiment will be mainly explained, and any omitted parts will be replaced with the previous contents. Please note that this also applies to other embodiments below.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)의 경우, 연료 전달라인(L30)이 연료 공급라인(L10)에서 분기되는 대신, 연료 저장탱크(10)로부터 연장될 수 있다. 이 경우 연료 전달라인(L30)의 유입단에는 암모니아를 환원제로서 SCR(41)에 공급하기 위한 펌프(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있다.Referring to FIG. 2, in the case of the fuel processing system (1) according to the second embodiment of the present invention, instead of branching off from the fuel supply line (L10), the fuel delivery line (L30) may be extended from the fuel storage tank (10). In this case, a pump (not shown) for supplying ammonia as a reducing agent to the SCR (41) may be provided at the inlet end of the fuel delivery line (L30).
또한 연료 전달라인(L30)에는 필터와 압력조절밸브가 설치될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다. 추가적으로 연료 전달라인(L30)에는 전달 열교환기(46)가 마련되어, SCR(41)로 공급되는 암모니아의 온도를 적절하게 조절할 수 있다.In addition, as described above, a filter and a pressure regulating valve can be installed in the fuel delivery line (L30). Additionally, a delivery heat exchanger (46) is provided in the fuel delivery line (L30) so as to appropriately control the temperature of ammonia supplied to the SCR (41).
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a third embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 저압 펌프(21)와 고압 펌프(22) 사이의 연료 공급라인(L10)에서 연료 전달라인(L30)이 분기되는 것은 제1 실시예와 유사하다.Referring to FIG. 3, the fuel processing system (1) according to the third embodiment of the present invention is similar to the first embodiment in that the fuel delivery line (L30) branches from the fuel supply line (L10) between the low-pressure pump (21) and the high-pressure pump (22).
다만 본 실시예의 경우, 연료 공급부(20)에서 열교환기(23)와 고압 펌프(22) 사이, 특히 연료 공급라인(L10)에서 연료 회수라인(L20)이 합류되는 지점의 하류에 연료 전달라인(L30)이 분기될 수 있다.However, in the case of the present embodiment, the fuel delivery line (L30) may be branched between the heat exchanger (23) and the high pressure pump (22) in the fuel supply unit (20), particularly downstream of the point where the fuel recovery line (L20) joins the fuel supply line (L10).
이 경우 연료 전달라인(L30)으로 유입되는 암모니아는 고압 펌프(22)로 유입되는 암모니아의 온도 및 압력에 대응되는 상태를 가질 수 있다. 따라서 연료 전달라인(L30)에 마련되는 압력조절밸브는 대체적으로 감압 기능을 담당할 수 있다.In this case, ammonia flowing into the fuel delivery line (L30) may have a state corresponding to the temperature and pressure of ammonia flowing into the high-pressure pump (22). Therefore, the pressure regulating valve provided in the fuel delivery line (L30) may generally perform a pressure reducing function.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 4 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a fourth embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 제3 실시예의 경우와 대비할 때 연료 전달라인(L30)이 압력 조절부(11)로부터 추가로 연장된다.Referring to FIG. 4, in the fuel processing system (1) according to the fourth embodiment of the present invention, the fuel delivery line (L30) is additionally extended from the pressure control unit (11) compared to the case of the third embodiment.
압력 조절부(11)는 재액화장치(111)일 수 있으며, 연료 저장탱크(10)로부터 기상으로 배출되고 재액화장치(111)에서 압축 및 냉각된 후 감압되기 직전의 암모니아가 연료 전달라인(L30)을 통해 SCR(41)로 전달될 수 있다. 이를 통해 본 실시예의 압력 조절부(11)는 불필요한 감압을 방지하여 재액화 효율을 증대시킬 수 있다.The pressure control unit (11) may be a re-liquefaction device (111), and ammonia discharged as a gas from a fuel storage tank (10), compressed and cooled in the re-liquefaction device (111), and then just before being depressurized, may be delivered to the SCR (41) through the fuel delivery line (L30). Through this, the pressure control unit (11) of the present embodiment can prevent unnecessary depressurization and increase the re-liquefaction efficiency.
이 경우 연료 전달라인(L30)에는 필터와 압력조절밸브가 마련되는데, 필터 등은 재액화장치(111)로부터 유동하는 암모니아 및 고압 펌프(22)의 상류로부터 유동하는 암모니아가 합류될 수 있는 지점의 하류에 마련될 수 있다.In this case, a filter and a pressure regulating valve are provided in the fuel delivery line (L30). The filter, etc. may be provided downstream of the point where ammonia flowing from the reliquefaction device (111) and ammonia flowing from the upstream of the high-pressure pump (22) can merge.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a fifth embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 제3 실시예에서와 마찬가지로 고압 펌프(22)의 상류에서 암모니아를 SCR(41)로 전달하도록 마련되는 배기 처리부(40)를 갖는다.Referring to FIG. 5, the fuel treatment system (1) according to the fifth embodiment of the present invention has an exhaust treatment unit (40) provided to deliver ammonia to the SCR (41) upstream of the high-pressure pump (22), similar to the third embodiment.
다만 본 실시예의 배기 처리부(40)는, 계량유닛(42)을 대신하여 기화기(47)를 이용할 수 있다. 즉 배기 처리부(40)는 액상으로 SCR(41)에 암모니아를 공급하던 다른 실시예들과 달리, 암모니아를 기상으로 SCR(41)에 공급할 수 있다. 이 경우 배기 처리부(40)는 SCR(41)에 공급되는 암모니아의 유량을 보다 효율적으로 제어할 수 있다.However, the exhaust treatment unit (40) of this embodiment can use a vaporizer (47) instead of a metering unit (42). That is, unlike other embodiments that supply ammonia to the SCR (41) in a liquid state, the exhaust treatment unit (40) can supply ammonia to the SCR (41) in a gaseous state. In this case, the exhaust treatment unit (40) can more efficiently control the flow rate of ammonia supplied to the SCR (41).
또한 배기 처리부(40)는, 연료 저장탱크(10)에서 발생한 기상 암모니아를 전달받아 SCR(41)로 전달할 수 있다. 이를 통해 배기 처리부(40)는 연료 저장탱크(10)의 과압을 해소하여, 연료 저장탱크(10)의 압력 제어 효과를 달성할 수 있다.In addition, the exhaust treatment unit (40) can receive gaseous ammonia generated in the fuel storage tank (10) and deliver it to the SCR (41). Through this, the exhaust treatment unit (40) can relieve the overpressure of the fuel storage tank (10) and achieve the pressure control effect of the fuel storage tank (10).
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 6 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to a sixth embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 제5 실시예에서 설명한 것과 같이 연료 공급부(20)의 암모니아를 기화시켜 SCR(41)로 공급할 수 있다.Referring to FIG. 6, the fuel processing system (1) according to the sixth embodiment of the present invention can vaporize ammonia in the fuel supply unit (20) and supply it to the SCR (41) as described in the fifth embodiment.
더 나아가 본 실시예는, 공기 공급유닛(43)을 구비하고 기화기(47) 하류에 암모니아/공기 믹서(48)를 구비할 수 있다. 암모니아/공기 믹서(48)를 이용하는 배기 처리부(40)는 기화기(47)에서 기화된 암모니아를 공기로 희석하여 SCR(41)에 공급할 수 있다.Furthermore, the present embodiment may be provided with an air supply unit (43) and an ammonia/air mixer (48) downstream of a vaporizer (47). An exhaust treatment unit (40) using an ammonia/air mixer (48) may dilute ammonia vaporized in the vaporizer (47) with air and supply it to an SCR (41).
이와 같이 본 실시예의 배기 처리부(40)는, 암모니아를 공기와 희석하여 혼합 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 암모니아의 농도가 희석에 의해 낮아질 것이므로, 안전 시스템의 소요를 저감할 수 있다.In this way, the exhaust treatment unit (40) of the present embodiment can improve mixing efficiency by diluting ammonia with air. In addition, since the concentration of ammonia is lowered by dilution, the requirement for a safety system can be reduced.
또한 본 발명은, 연료 공급부(20)나 연료 회수부(30) 등으로부터 배출되는 암모니아를 환원제로 활용하는 것을 별도의 실시예로 더 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further include, as a separate embodiment, utilizing ammonia discharged from a fuel supply unit (20) or a fuel recovery unit (30) as a reducing agent.
즉 배출 마스트(도시하지 않음)로 전달되는 암모니아의 적어도 일부가 배기 처리부(40)에 의해 SCR(41)로 전달됨으로써, 엔진(E)의 배기에 포함되는 질소산화물 등을 정화하는데 사용될 수 있다.That is, at least a portion of the ammonia delivered to the exhaust mast (not shown) is delivered to the SCR (41) by the exhaust treatment unit (40), thereby being used to purify nitrogen oxides and the like included in the exhaust of the engine (E).
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 7 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the seventh embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 콜렉팅 탱크(32)가 응축 기능을 구현한다는 점에서 다른 실시예 대비 차이가 있다.Referring to FIG. 7, the fuel processing system (1) according to the seventh embodiment of the present invention is different from other embodiments in that the collecting tank (32) implements a condensation function.
본 실시예의 콜렉팅 탱크(32)는, 연료 저장탱크(10)로부터 배출되는 기상 암모니아를 전달받아 재액화하는 응축기 역할을 구현할 수 있다. 콜렉팅 탱크(32)에는 엔진(E)에서 리턴되는 잉여 암모니아가 액상으로 저장되어 있을 수 있다. 다만 엔진(E)으로부터 콜렉팅 탱크(32)로 유입된 잉여 암모니아는 쿨러(31)를 경유하지 않은 비교적 고온 상태이지만, 압력이 높아 액상을 유지할 수 있으므로, 연료 저장탱크(10)에서 콜렉팅 탱크(32)로 유입된 기상 암모니아 역시 콜렉팅 탱크(32) 내에서 액화될 수 있다.The collecting tank (32) of the present embodiment can implement the role of a condenser that receives and re-liquefies gaseous ammonia discharged from the fuel storage tank (10). The collecting tank (32) can store excess ammonia returned from the engine (E) in a liquid state. However, the excess ammonia flowing into the collecting tank (32) from the engine (E) is in a relatively high temperature state without passing through the cooler (31), but can be maintained in a liquid state due to high pressure, so the gaseous ammonia flowing into the collecting tank (32) from the fuel storage tank (10) can also be liquefied within the collecting tank (32).
본 실시예는 압력 조절부(11)로 재액화장치(111)를 사용할 수 있고, 재액화장치(111)는 연료 저장탱크(10)로부터 배출되는 기상 암모니아를 재액화하기 위해 압축기(112)와 응축기(113)를 구비할 수 있다.The present embodiment can use a re-liquefaction device (111) as a pressure control unit (11), and the re-liquefaction device (111) can be equipped with a compressor (112) and a condenser (113) to re-liquefy gaseous ammonia discharged from a fuel storage tank (10).
이때 압축기(112)에서 압축된 기상 암모니아는 기상 전달라인(L12)을 통해 콜렉팅 탱크(32)로 전달되어, 콜렉팅 탱크(32) 내압 하에서 액상으로 변화할 수 있다. 즉 연료 저장탱크(10)에서 발생한 암모니아는 기상 처리라인(L11) 일부, 압축기(112), 기상 전달라인(L12)을 거쳐 콜렉팅 탱크(32)로 유입된다.At this time, the gaseous ammonia compressed in the compressor (112) is delivered to the collecting tank (32) through the gaseous delivery line (L12) and can change into a liquid phase under the internal pressure of the collecting tank (32). That is, the ammonia generated in the fuel storage tank (10) flows into the collecting tank (32) through a part of the gaseous treatment line (L11), the compressor (112), and the gaseous delivery line (L12).
다만 콜렉팅 탱크(32)는 기상 암모니아의 액화 효율을 높이기 위해, 엔진(E)에서 유입되는 고온의 잉여 암모니아 외에, 고압 펌프(22) 상류에서의 액상 암모니아가 유입될 수 있다. 이를 위해 연료 공급라인(L10)에서 열교환기(23)의 상류에는 연료 분기라인(L14)이 마련될 수 있다.However, in order to increase the liquefaction efficiency of gaseous ammonia, the collecting tank (32) may be supplied with liquid ammonia from upstream of the high-pressure pump (22) in addition to the high-temperature surplus ammonia supplied from the engine (E). For this purpose, a fuel branch line (L14) may be provided upstream of the heat exchanger (23) in the fuel supply line (L10).
따라서 연료 공급부(20)는, 연료 저장탱크(10)의 액상 암모니아 중 적어도 일부를 고압 펌프(22) 및 열교환기(23)의 상류에서 콜렉팅 탱크(32)로 전달할 수 있다. 따라서 콜렉팅 탱크(32)는 기상 암모니아가 유입될 때 응축이 가능한 압력 및 온도의 상태를 유지할 수 있다.Therefore, the fuel supply unit (20) can transfer at least a portion of the liquid ammonia in the fuel storage tank (10) to the collecting tank (32) upstream of the high-pressure pump (22) and the heat exchanger (23). Therefore, the collecting tank (32) can maintain a state of pressure and temperature at which condensation is possible when gaseous ammonia is introduced.
콜렉팅 탱크(32)의 내압이 상승하게 되면 암모니아의 비등점이 높아지므로 액화에 유리하다. 또한 콜렉팅 탱크(32)에서 고압 펌프(22)로 잉여 암모니아가 회수되는데, 콜렉팅 탱크(32)의 내압을 높게 유지하면 고압 펌프(22)의 유입 압력이 높아지므로, 고압 펌프(22)로의 기상 유입 가능성을 낮출 수 있다.When the internal pressure of the collecting tank (32) increases, the boiling point of ammonia increases, which is advantageous for liquefaction. In addition, excess ammonia is recovered from the collecting tank (32) to the high-pressure pump (22), and when the internal pressure of the collecting tank (32) is maintained high, the inlet pressure of the high-pressure pump (22) increases, which reduces the possibility of gaseous inflow into the high-pressure pump (22).
콜렉팅 탱크(32)의 내압을 상승시키기 위해, 연료 공급부(20)는 고압 펌프(22)에서 가압된 암모니아 중 적어도 일부를 콜렉팅 탱크(32)로 전달할 수 있다. 즉 열교환기(23) 상류에서 콜렉팅 탱크(32)로 연료 분기라인(L14)이 연결되는 것에 더하여, 고압 펌프(22)의 하류에서도 콜렉팅 탱크(32)로 연료 분기라인(L14)이 연결될 수 있다. 다만 전자의 연료 분기라인(L14)은 저압 라인이고 후자의 연료 분기라인(L14)은 고압 라인일 수 있다.In order to increase the internal pressure of the collecting tank (32), the fuel supply unit (20) can transfer at least a portion of the ammonia pressurized by the high pressure pump (22) to the collecting tank (32). That is, in addition to the fuel branch line (L14) being connected from upstream of the heat exchanger (23) to the collecting tank (32), a fuel branch line (L14) can also be connected from downstream of the high pressure pump (22) to the collecting tank (32). However, the former fuel branch line (L14) can be a low pressure line and the latter fuel branch line (L14) can be a high pressure line.
따라서 콜렉팅 탱크(32)는, 엔진(E)에서 리턴되는 잉여의 고온/고압 액상 암모니아를 일부 저장하면서, 열교환기(23) 상류의 저온/저압 액상 암모니아를 전달받고, 추가로 고압 펌프(22) 하류의 고온/고압 액상 암모니아를 전달받는다. Accordingly, the collecting tank (32) stores some of the surplus high temperature/high pressure liquid ammonia returned from the engine (E), while receiving low temperature/low pressure liquid ammonia upstream of the heat exchanger (23) and additionally receiving high temperature/high pressure liquid ammonia downstream of the high pressure pump (22).
콜렉팅 탱크(32)는 각종 센서를 토대로 액상 암모니아의 유입이 제어됨에 따라 내압 및 내부 온도가 적절히 유지될 수 있으며, 이러한 콜렉팅 탱크(32)에는 재액화장치(111)에서 분기되는 기상 암모니아가 유입되면서 기상 암모니아의 응축이 일어날 수 있다.The collecting tank (32) can maintain the internal pressure and internal temperature appropriately by controlling the inflow of liquid ammonia based on various sensors, and when gaseous ammonia branched from the re-liquefaction device (111) flows into the collecting tank (32), condensation of the gaseous ammonia can occur.
따라서 본 실시예는, 재액화장치(111)가 연료 저장탱크(10)에서 배출되는 기상 암모니아를 액화시켜서 액화된 암모니아를 연료 저장탱크(10)로 회수하거나, 또는 재액화장치(111)가 기상 암모니아를 압축하여 콜렉팅 탱크(32)로 전달하게 되므로, 재액화장치(111)에 포함된 응축기(113)의 부하를 낮출 수 있다.Therefore, in this embodiment, since the re-liquefaction device (111) liquefies gaseous ammonia discharged from the fuel storage tank (10) and returns the liquefied ammonia to the fuel storage tank (10), or the re-liquefaction device (111) compresses gaseous ammonia and delivers it to the collecting tank (32), the load of the condenser (113) included in the re-liquefaction device (111) can be reduced.
또한 재액화장치(111)는, 액화된 암모니아를 연료 저장탱크(10)로 회수하는 대신, 적어도 일부를 연료 저장탱크(10)를 우회하여 연료 공급부(20)로 전달할 수 있다. 재액화장치(111)에서 액화된 암모니아는 연료 저장탱크(10) 내부로 유입될 때 연료 저장탱크(10)의 내압으로 감압되는데, 이때 플래시가스(flash gas)가 발생하여 기상 암모니아가 재발생한다.In addition, the re-liquefaction device (111) can, instead of recovering the liquefied ammonia into the fuel storage tank (10), deliver at least a portion of it to the fuel supply unit (20) by bypassing the fuel storage tank (10). When the liquefied ammonia in the re-liquefaction device (111) flows into the fuel storage tank (10), the pressure is reduced to the internal pressure of the fuel storage tank (10), and at this time, flash gas is generated and gaseous ammonia is regenerated.
반면 본 실시예는, 액화된 암모니아의 일부를 연료 저장탱크(10)에 주입하는 대신 열교환기(23)로 전달해 연료로 직접 활용되게 하여, 연료 저장탱크(10) 내에서 flash gas의 발생을 억제함으로써 재액화 효율을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 재액화장치(111)는 응축기(113) 하류에서 연료 저장탱크(10)로 연결되는 기상 처리라인(L11)으로부터 액상 전달라인(L13)이 분기된다. 액상 전달라인(L13)은 일단이 응축기(113) 하류에서 연장되고 타단이 연료 공급라인(L10)에 연결되어, 액화된 암모니아를 연료 공급부(20)에서 열교환기(23) 상류로 전달할 수 있다. On the other hand, the present embodiment can improve the re-liquefaction efficiency by suppressing the generation of flash gas in the fuel storage tank (10) by delivering some of the liquefied ammonia to the heat exchanger (23) instead of injecting it into the fuel storage tank (10) and using it directly as fuel. To this end, the re-liquefaction device (111) has a liquid transfer line (L13) branched from a gas treatment line (L11) connected to the fuel storage tank (10) downstream of the condenser (113). One end of the liquid transfer line (L13) extends downstream of the condenser (113) and the other end is connected to the fuel supply line (L10), so that the liquefied ammonia can be delivered from the fuel supply unit (20) to the upstream of the heat exchanger (23).
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the eighth embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 암모니아를 이용하여 스팀을 생성하는 보일러(50)를 더 포함한다.Referring to FIG. 8, the fuel processing system (1) according to the eighth embodiment of the present invention further includes a boiler (50) that generates steam using ammonia.
이때 보일러(50)는 암모니아와 기타 연료(HFO, MGO, LNG, LPG 등)를 연소시켜서 물을 끓여 스팀을 생성하는 대신, 산화촉매(52)를 구비하고 암모니아의 산화 발열 반응을 이용할 수 있다.At this time, instead of burning ammonia and other fuels (HFO, MGO, LNG, LPG, etc.) to boil water and generate steam, the boiler (50) may be equipped with an oxidation catalyst (52) and utilize the exothermic oxidation reaction of ammonia.
즉 보일러(50)는, 산화촉매(52)로 유입되는 암모니아가 산화 반응 시 발열되는 것을 활용하여, 산화된 암모니아의 발열을 이용해 물을 스팀으로 변화시킨다. 따라서 보일러(50)는 스팀 생성기(51)와 함께 산화촉매(52)를 구비하도록 마련된다.That is, the boiler (50) uses the heat generated by the oxidation reaction of ammonia flowing into the oxidation catalyst (52) to change water into steam using the heat generated by the oxidized ammonia. Therefore, the boiler (50) is provided with an oxidation catalyst (52) together with a steam generator (51).
보일러(50)는 연료 공급부(20) 및 연료 회수부(30) 중 적어도 어느 하나의 암모니아를 공급받아 스팀을 생성할 수 있다. 일례로 보일러(50)는 연료 공급부(20)에서 저압 펌프(21)의 상류로부터 분기되는 연료 공급라인(L10)을 통해 암모니아를 공급받는다.The boiler (50) can generate steam by receiving ammonia from at least one of the fuel supply unit (20) and the fuel recovery unit (30). For example, the boiler (50) receives ammonia through a fuel supply line (L10) branching from upstream of the low pressure pump (21) in the fuel supply unit (20).
또한 연료 저장탱크(10)에서 기상 암모니아가 배출되는 기상 처리라인(L11) 역시 보일러(50)로 암모니아를 전달할 수 있다. 즉 기상 처리라인(L11)은 연료 저장탱크(10) 또는 압력 조절부(11)(예를 들어 재액화장치(111)) 등으로부터 보일러(50)를 향해 연장되어, 기상 암모니아가 보일러(50) 연료로 공급되게 한다.In addition, the gaseous treatment line (L11) through which gaseous ammonia is discharged from the fuel storage tank (10) can also deliver ammonia to the boiler (50). That is, the gaseous treatment line (L11) extends from the fuel storage tank (10) or the pressure control unit (11) (e.g., the re-liquefaction device (111)) toward the boiler (50), so that gaseous ammonia is supplied as fuel to the boiler (50).
보일러(50)는 믹서(53)를 포함한다. 믹서(53)는 연료 공급부(20)나 연료 회수부(30) 등으로부터 전달되는 액상 암모니아 또는 압력 처리부로부터 전달되는 기상 암모니아 등에 공기를 혼합함으로써, 암모니아를 폭발하한(LEL) 이하의 농도로 유지한 채 보일러(50)로 전달할 수 있다.The boiler (50) includes a mixer (53). The mixer (53) mixes air into liquid ammonia delivered from a fuel supply unit (20) or a fuel recovery unit (30), or gaseous ammonia delivered from a pressure treatment unit, thereby allowing the ammonia to be delivered to the boiler (50) while maintaining a concentration below the lower explosion limit (LEL).
연소방식을 이용하는 종래의 보일러는 암모니아의 농도를 일정 이상으로 유지하여야 하나, 본 실시예는 산화촉매(52)를 이용하므로 암모니아를 낮은 농도에서도 발열시킬 수 있다. Conventional boilers using a combustion method must maintain the concentration of ammonia above a certain level, but this embodiment uses an oxidation catalyst (52), so ammonia can be generated even at a low concentration.
따라서 본 실시예는 보일러(50)로 유입되는 암모니아의 농도를 공기로 희석함으로써, 폭발 위험도를 제거할 수 있다. 이를 통해 본 실시예의 보일러(50)가 마련되는 부분은 비방폭 영역(Explosion safe area)이 되므로, Gas Safe Machinery Space (ESD-Protected Machinery Safe Space 보다 낮은 단계)로 적용하여 시스템의 간소화가 가능하다. 또한 보일러(50)는 비방폭 제원으로 마련될 수 있다. 또한 보일러(50)뿐만 아니라 보일러(50)가 설치되는 룸 내의 모든 전기 설비 등을 비방폭 제원으로 구성할 수 있다. 더욱이 사람의 접근이 제한되는 경우에는 폭발 안전을 위해 구비되는 룸 또한 불필요할 수 있다.Therefore, the present embodiment can eliminate the risk of explosion by diluting the concentration of ammonia flowing into the boiler (50) with air. Accordingly, the area where the boiler (50) of the present embodiment is installed becomes a non-explosion safe area, so that the system can be simplified by applying it to a Gas Safe Machinery Space (a level lower than an ESD-Protected Machinery Safe Space). In addition, the boiler (50) can be installed with non-explosion-proof specifications. In addition, not only the boiler (50), but also all electrical equipment in the room where the boiler (50) is installed can be configured with non-explosion-proof specifications. Furthermore, in cases where human access is restricted, a room equipped for explosion safety may also be unnecessary.
연료 회수부(30)에서 보일러(50)로는 콜렉팅 탱크(32)를 경유하여 암모니아가 전달될 수 있다. 즉 콜렉팅 탱크(32)는 내부에 유입된 잉여 암모니아 중 적어도 일부를 보일러(50)에 공급할 수 있다. Ammonia can be delivered from the fuel recovery unit (30) to the boiler (50) via the collecting tank (32). That is, the collecting tank (32) can supply at least a portion of the excess ammonia introduced therein to the boiler (50).
보일러(50)는 버퍼탱크(54)를 포함할 수 있는데, 버퍼탱크(54)는 콜렉팅 탱크(32)로부터 암모니아를 전달받아 믹서(53) 또는 보일러(50)에 전달할 수 있다. 콜렉팅 탱크(32)에는 암모니아 연료 공급의 Normal stop 시 암모니아가 유입될 수 있는데, 이때 콜렉팅 탱크(32)의 암모니아가 버퍼탱크(54)를 경유하여 보일러(50)로 유입된다.The boiler (50) may include a buffer tank (54), which may receive ammonia from the collecting tank (32) and deliver it to the mixer (53) or the boiler (50). Ammonia may flow into the collecting tank (32) when the ammonia fuel supply is normally stopped, and at this time, the ammonia in the collecting tank (32) flows into the boiler (50) via the buffer tank (54).
또한 본 발명의 연료 처리 시스템(1)은 연료 처리부(60)로부터 보일러(50)로 암모니아를 전달할 수 있다. 연료 처리부(60)는 앞서 언급한 바와 같이 Emergency stop 시 연료 공급부(20) 또는 연료 회수부(30)로부터 배출되는 암모니아를 포집할 수 있는데, 연료 처리부(60)가 포집한 암모니아는 필요 시 믹서(53)를 경유해 보일러(50)로 전달된다.In addition, the fuel processing system (1) of the present invention can transfer ammonia from the fuel processing unit (60) to the boiler (50). As mentioned above, the fuel processing unit (60) can capture ammonia discharged from the fuel supply unit (20) or the fuel recovery unit (30) during an emergency stop, and the ammonia captured by the fuel processing unit (60) is transferred to the boiler (50) via the mixer (53) when necessary.
다만 연료 처리부(60)가 포집한 암모니아는 암모니아수 형태일 수 있으므로, 암모니아수가 믹서(53) 또는 보일러(50)에 전달된다. 이 경우 암모니아수를 암모니아로 전환시키기 위해 물을 기화 등으로 제거하는 건조기(부호 도시하지 않음)가 연료 처리부(60)의 하류에 마련될 수 있을 것이다.However, since the ammonia captured by the fuel treatment unit (60) may be in the form of ammonia water, the ammonia water is delivered to the mixer (53) or boiler (50). In this case, a dryer (not shown) that removes water by vaporization, etc. to convert the ammonia water into ammonia may be provided downstream of the fuel treatment unit (60).
보일러(50)는 스팀 생성 효율을 높이기 위해, 산화촉매(52) 하류의 300℃ 이상의 고온 배기를 이용하여 산화촉매(52)로 유입되는 암모니아를 가열할 수 있다. 이때 배기는 물 및 질소 등으로 구성될 수 있다.The boiler (50) can heat ammonia flowing into the oxidation catalyst (52) by using high-temperature exhaust gas of 300° C. or higher downstream of the oxidation catalyst (52) to increase steam generation efficiency. At this time, the exhaust gas can be composed of water and nitrogen, etc.
산화촉매(52) 하류에는 연료 열교환기(55)가 마련되며, 연료 열교환기(55)는 산화촉매(52)에서 스팀 생성기(51)로 전달되는 고온 배기를 이용하여, 믹서(53)로부터 산화촉매(52)로 유입되는 암모니아를 가열할 수 있다.A fuel heat exchanger (55) is provided downstream of the oxidation catalyst (52), and the fuel heat exchanger (55) can heat ammonia flowing into the oxidation catalyst (52) from the mixer (53) by using the high-temperature exhaust delivered from the oxidation catalyst (52) to the steam generator (51).
이와 같이 본 실시예는 암모니아를 연소(Burning)시키는 대신 산화 반응을 이용한 발열을 활용하여 스팀을 생성함으로써, 보일러(50)에 유입되는 암모니아가 폭발 하한(LEL) 이하가 되도록 한다. 따라서 보일러(50)는 비방폭으로 마련될 수 있고, 보일러(50)가 배치되는 공간 역시 비방폭 구역으로 정의됨에 따라 방폭 장비 및 방폭 대비 시설 등을 배제할 수 있다.In this way, the present embodiment generates steam by utilizing heat generated by an oxidation reaction instead of burning ammonia, thereby ensuring that the ammonia flowing into the boiler (50) is below the lower explosion limit (LEL). Accordingly, the boiler (50) can be provided as a non-explosion-proof area, and the space in which the boiler (50) is placed can also be defined as a non-explosion-proof area, thereby excluding explosion-proof equipment and explosion-proof facilities.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 9 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the ninth embodiment of the present invention.
이하 도 9 내지 도 12의 경우, 도 8에서 언급한 보일러(50) 등을 포함하면서도 도 8 대비 일부 구성에 차이가 있다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제9 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 앞선 제8 실시예와 대비할 때 예열기(56), 미립화기(57)를 포함한다.In the case of FIGS. 9 to 12 below, there are some differences in the configuration compared to FIG. 8, even though they include the boiler (50) mentioned in FIG. 8. Referring to FIG. 9, the fuel processing system (1) according to the ninth embodiment of the present invention includes a preheater (56) and an atomizer (57), compared to the previous eighth embodiment.
예열기(56)는, 산화촉매(52)로 유입되는 암모니아를 예열한다. 앞선 제8 실시예의 경우에도 산화촉매(52) 상류에 히터(부호 도시하지 않음)를 포함하여 예열 기능을 구현할 수 있지만, 본 실시예의 예열기(56)는 암모니아를 소비하는 보일러(50)에서 생성되는 스팀을 이용한다는 점에서 차이가 있다.The preheater (56) preheats ammonia flowing into the oxidation catalyst (52). In the case of the above-described 8th embodiment, a preheating function can be implemented by including a heater (not shown) upstream of the oxidation catalyst (52), but the preheater (56) of this embodiment is different in that it uses steam generated in a boiler (50) that consumes ammonia.
즉 본 실시예의 예열기(56)는, 스팀 생성기(51)에서 배출되는 스팀 중 스팀 소비처로 공급되는 유량을 제외한 나머지 중 적어도 일부를 전달받는다. 이를 통해 예열기(56)는 믹서(53)에서 공기와 혼합된 암모니아를 산화촉매(52)로 유입되기 전에 가열시킬 수 있다.That is, the preheater (56) of the present embodiment receives at least a portion of the steam discharged from the steam generator (51) other than the amount supplied to the steam consumer. Through this, the preheater (56) can heat the ammonia mixed with air in the mixer (53) before it flows into the oxidation catalyst (52).
도면에서와 같이 본 실시예 또한 히터를 예열기(56)와 산화촉매(52) 사이에 부가할 수 있다. 이로 인해 믹서(53)에서 공기와 혼합된 암모니아는 스팀에 의해 1차로 예열되고, 그 외 제한되지 않는 열원(다만 스팀을 제외)을 이용하는 히터에 의해 2차로 예열될 수 있다. 2차로 예열된 암모니아는 산화촉매(52)에서 산화되어 발열하므로, 스팀 생성에 일조한다.As shown in the drawing, the present embodiment can also add a heater between the preheater (56) and the oxidation catalyst (52). As a result, ammonia mixed with air in the mixer (53) can be first preheated by steam, and then secondarily preheated by a heater using any heat source (except steam). The secondarily preheated ammonia is oxidized in the oxidation catalyst (52) and generates heat, thereby contributing to the generation of steam.
반면 히터 역시 스팀을 이용하는 것일 수 있다. 즉 본 실시예에서 암모니아는 믹서(53)로부터 토출된 후 예열기(56)에서 스팀에 의해 1차로 예열되고, 이후 히터에서 스팀에 의해 2차로 예열될 수 있다. 이때 스팀 생성기(51)에서 예열기(56) 및 히터로 공급되는 스팀의 공급량은 암모니아의 온도, 스팀의 요구온도/요구량 등을 토대로 능동적으로 제어될 수 있다.On the other hand, the heater may also utilize steam. That is, in this embodiment, ammonia is discharged from the mixer (53) and then first preheated by steam in the preheater (56), and then secondarily preheated by steam in the heater. At this time, the amount of steam supplied from the steam generator (51) to the preheater (56) and the heater can be actively controlled based on the temperature of the ammonia, the required temperature/amount of steam, etc.
도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 10 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the tenth embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제10 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 앞선 제9 실시예와 대비할 때 예열기(56)가 믹서(53) 상류에 마련될 수 있다.Referring to FIG. 10, in the fuel processing system (1) according to the 10th embodiment of the present invention, a preheater (56) can be provided upstream of a mixer (53) as compared to the 9th embodiment.
예열기(56)는, 보일러(50)에서 생성된 스팀을 이용하여 믹서(53)로 유입되는 암모니아를 예열할 수 있다. 이때 예열기(56)가 예열하는 암모니아는 연료 저장탱크(10)에서 배출되는 액상 암모니아일 수 있으며, 연료 공급부(20)로 공급될 암모니아 중 적어도 일부일 수 있다.The preheater (56) can preheat ammonia flowing into the mixer (53) using steam generated from the boiler (50). At this time, the ammonia preheated by the preheater (56) may be liquid ammonia discharged from the fuel storage tank (10), and may be at least a portion of the ammonia to be supplied to the fuel supply unit (20).
또한 예열기(56)는 도면에서와 달리, 연료 저장탱크(10) 또는 압력 조절부(11) 등에서 전달되는 기상 암모니아를 예열하는 것도 가능하다. 이 경우 기상 전달라인(L12)은 예열기(56) 상류에서 액상 암모니아와 합류할 수 있다. 즉 기상 전달라인(L12)은 연료 공급라인(L10)에서 예열기(56)의 상류에 연결된다.In addition, unlike in the drawing, the preheater (56) can also preheat gaseous ammonia delivered from a fuel storage tank (10) or a pressure control unit (11). In this case, the gaseous delivery line (L12) can join the liquid ammonia upstream of the preheater (56). That is, the gaseous delivery line (L12) is connected upstream of the preheater (56) from the fuel supply line (L10).
도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 11 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the 11th embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제11 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 버퍼탱크(54)가 연료 공급부(20) 및 연료 회수부(30) 중 적어도 일부로부터 전달되는 암모니아를 받아 믹서(53) 또는 보일러(50)로 전달한다.Referring to FIG. 11, a fuel processing system (1) according to the 11th embodiment of the present invention has a buffer tank (54) that receives ammonia delivered from at least a portion of a fuel supply unit (20) and a fuel recovery unit (30) and delivers it to a mixer (53) or a boiler (50).
버퍼탱크(54)가 믹서(53) 등으로 암모니아를 전달한다는 점에서 본 실시예는 제8 실시예와 유사할 수 있지만, 앞선 제8 실시예의 경우 Normal Stop 또는 Emergency Stop 등에서 배출되는 암모니아를 이용하는 것이고, 본 실시예는 퍼징(Purging) 시 배출되는 퍼징 가스 내 암모니아를 이용하는 것일 수 있다.This embodiment may be similar to the eighth embodiment in that the buffer tank (54) delivers ammonia to the mixer (53), etc., but in the case of the previous eighth embodiment, ammonia discharged from a normal stop or an emergency stop, etc. is used, while this embodiment may use ammonia in the purging gas discharged during purging.
이하에서 도 15 등을 통해 설명하겠지만, 본 발명은 퍼징부(70)를 포함할 수 있다. 퍼징부(70)는 불활성가스, 질소 등의 비폭발성가스인 퍼징가스를 이용하여 연료 공급부(20) 및 연료 회수부(30)를 퍼징하는 구성이다.As will be described below with reference to FIG. 15, etc., the present invention may include a purging unit (70). The purging unit (70) is configured to purge the fuel supply unit (20) and the fuel recovery unit (30) using a purging gas, which is a non-explosive gas such as an inert gas or nitrogen.
퍼징 과정에서 연료 공급부(20) 및 연료 회수부(30) 중 적어도 일부에 잔류해 있던 암모니아는 퍼징가스와 함께 배출되는데, 이때 퍼징가스와 함께 배출되는 암모니아가 버퍼탱크(54)로 전달될 수 있는 것이다.During the purging process, ammonia remaining in at least a portion of the fuel supply unit (20) and the fuel recovery unit (30) is discharged together with the purging gas, and at this time, the ammonia discharged together with the purging gas can be transferred to the buffer tank (54).
버퍼탱크(54)로 전달되는 퍼징가스/암모니아는, 연료 회수부(30)에 마련되는 콜렉팅 탱크(32)로부터 전달될 수 있다. 콜렉팅 탱크(32)는 일정한 압력(20bar 내외)을 유지하기 때문에, 퍼징 시 그 이상의 압력으로 올라가게 되면 암모니아 및 퍼징가스 등이 배출될 수 있다. 이때 과압 방지를 위하여 콜렉팅 탱크(32)에서 배출되는 암모니아/퍼징가스가 버퍼탱크(54)로 전달될 수 있다. 버퍼탱크(54)는 콜렉팅 탱크(32)로부터 전달받은 암모니아를 보일러(50)에 공급함으로써, 콜렉팅 탱크(32)는 퍼징에도 불구하고 일정한 압력의 유지가 가능하다.The purging gas/ammonia delivered to the buffer tank (54) can be delivered from the collecting tank (32) provided in the fuel recovery unit (30). Since the collecting tank (32) maintains a constant pressure (approximately 20 bar), if the pressure rises above that during purging, ammonia and purging gas, etc. can be discharged. At this time, in order to prevent overpressure, the ammonia/purging gas discharged from the collecting tank (32) can be delivered to the buffer tank (54). The buffer tank (54) supplies the ammonia delivered from the collecting tank (32) to the boiler (50), so that the collecting tank (32) can maintain a constant pressure despite purging.
다만 본 실시예에서 버퍼탱크(54)가 생략되는 것도 가능하며, 이 경우 콜렉팅 탱크(32)에서 과압 해소를 위해 배출되는 암모니아/퍼징가스가 믹서(53)로 전달될 수 있다. 이때 믹서(53)는 암모니아가 퍼징가스에 의해 이미 희석된 상태임을 고려하여, 다른 실시예 대비 적은 유량의 공기를 희석할 수 있다.However, in this embodiment, the buffer tank (54) may be omitted, in which case the ammonia/purging gas discharged from the collecting tank (32) to relieve overpressure may be delivered to the mixer (53). At this time, the mixer (53) can dilute a smaller amount of air compared to other embodiments, considering that the ammonia has already been diluted by the purging gas.
또한 본 실시예는, 버퍼탱크(54)를 생략한 경우 콜렉팅 탱크(32)에서 나온 암모니아가 연료 처리부(60)로 전달되며, 연료 처리부(60)에서 포집된 암모니아수가 믹서(53)로 전달될 수 있다. 참고로 암모니아수는 기화 처리에 의해 물이 분리된 후 믹서(53)로 공급될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다.In addition, in this embodiment, if the buffer tank (54) is omitted, ammonia from the collecting tank (32) is delivered to the fuel processing unit (60), and ammonia water collected in the fuel processing unit (60) can be delivered to the mixer (53). As a reference, ammonia water can be supplied to the mixer (53) after water is separated through vaporization treatment, which will be described later.
도 12는 본 발명의 제12 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 12 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the 12th embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제12 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 연료 처리부(60)를 이용하여 보일러(50)로 암모니아를 공급한다.Referring to FIG. 12, a fuel processing system (1) according to the 12th embodiment of the present invention supplies ammonia to a boiler (50) using a fuel processing unit (60).
연료 처리부(60)는 연료 공급부(20) 및 연료 회수부(30) 등으로부터 배출되는 암모니아를 받아 포집할 수 있다. 연료 처리부(60)는 암모니아를 물에 녹여 암모니아수 형태로 포집할 수 있다.The fuel treatment unit (60) can receive and capture ammonia discharged from the fuel supply unit (20) and the fuel recovery unit (30). The fuel treatment unit (60) can dissolve ammonia in water and capture it in the form of ammonia water.
이때 연료 처리부(60)에 의해 생성된 암모니아수가 믹서(53) 또는 보일러(50)로 공급된다. 다만 본 실시예는 암모니아와 물이 혼합된 상태를 믹서(53)로 직접 전달하는 대신, 물을 제거하여 암모니아만 믹서(53)로 전달할 수도 있다. At this time, ammonia water generated by the fuel processing unit (60) is supplied to the mixer (53) or boiler (50). However, in the present embodiment, instead of directly delivering a mixture of ammonia and water to the mixer (53), water may be removed and only ammonia may be delivered to the mixer (53).
이를 위하여 연료 처리부(60)와 믹서(53) 사이에 건조기(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있고 건조기는 기화 기능을 가질 수 있음은 앞서 제8 실시예에서 설명한 것을 참조한다.For this purpose, a dryer (not shown) may be provided between the fuel processing unit (60) and the mixer (53), and the dryer may have a vaporization function, as described above in the 8th embodiment.
따라서 연료 공급부(20) 등으로부터 배출되어 연료 처리부(60)로 전달되는 암모니아는, 물에 녹은 암모니아수 형태를 띄나, 기화 등에 의해 물이 제거된 후 믹서(53)로 전달된다.Therefore, ammonia discharged from the fuel supply unit (20) and delivered to the fuel processing unit (60) takes the form of ammonia water dissolved in water, but is delivered to the mixer (53) after the water is removed through vaporization or the like.
추가로, 본 실시예는 ESD(Emergency Shutdown) 상태에서 엔진(E) 내부를 긴급하게 퍼징할 때, 콜렉팅 탱크(32)로 회수되는 라인이나 밸브 등이 고장으로 암모니아의 유동을 허용하지 못하는 경우, 퍼징가스가 연료 처리부(60)로 보내져서 연료 처리부(60)에 의해 암모니아 포집이 이루어질 수도 있다.Additionally, in the present embodiment, when urgently purging the inside of the engine (E) in an ESD (Emergency Shutdown) state, if a line or valve returning to the collecting tank (32) fails and does not allow the flow of ammonia, the purging gas may be sent to the fuel processing unit (60) so that ammonia may be captured by the fuel processing unit (60).
즉 본 실시예는 연료 처리부(60)가 시스템의 Stop 시 연료 공급부(20) 등으로부터 배출되는 암모니아를 포집하고 믹서(53)에 전달할 수 있고, 또는 시스템의 퍼징 시 연료 회수부(30) 등으로부터 배출되는 암모니아/퍼징가스를 포집하여 믹서(53)에 전달할 수 있다.That is, in this embodiment, the fuel processing unit (60) can capture ammonia discharged from the fuel supply unit (20) or the like when the system is stopped and transfer it to the mixer (53), or capture ammonia/purging gas discharged from the fuel recovery unit (30) or the like when the system is purged and transfer it to the mixer (53).
참고로 본 발명은 배출과 퍼징 시 암모니아가 유동하는 라인을 구분하여 표시하였지만, 배출 라인(L40)과 퍼징 라인(L50)은 적어도 일부가 공유될 수 있다. 즉 앞서 설명한 것과 같이 배출 라인(L40) 또는 퍼징 라인(L50)을 통해 전달되는 암모니아가 연료 처리부(60)를 거쳐 믹서(53)로 전달될 수 있고, 반면 콜렉팅 탱크(32) 역시 퍼징 라인(L50) 외에 배출 라인(L40)을 통해서 전달되는 암모니아를 믹서(53)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.For reference, although the present invention has shown the lines through which ammonia flows during discharge and purging separately, the discharge line (L40) and the purging line (L50) may be shared at least in part. That is, as described above, ammonia delivered through the discharge line (L40) or the purging line (L50) may be delivered to the mixer (53) via the fuel treatment unit (60), while the collecting tank (32) may also perform the function of delivering ammonia delivered through the discharge line (L40) in addition to the purging line (L50) to the mixer (53).
또한 본 명세서에서 배출은 암모니아가 유동하는 라인에 잔류한 암모니아를 빼내기 위한 공정이고, 퍼징은 암모니아가 유동하는 라인을 불활성가스로 클리닝하기 위한 공정으로서, 배출 이후 퍼징이 연속적으로 이루어질 수 있다. In addition, in this specification, discharge is a process for removing ammonia remaining in a line through which ammonia flows, and purging is a process for cleaning a line through which ammonia flows with an inert gas, and purging can be performed continuously after discharge.
이때 배출의 경우 암모니아는 연료로 재활용하기 위해 연료 처리부(60)로 전달되는 반면, 퍼징의 경우 암모니아는 배출 처리하기 위해 콜렉팅 탱크(32)로 전달될 수 있다. 그러나 앞서 언급한 것처럼 본 발명은 위 부분을 얼마든지 변경 가능하다.In this case, in the case of discharge, ammonia is delivered to the fuel treatment unit (60) for recycling as fuel, while in the case of purging, ammonia can be delivered to the collecting tank (32) for discharge treatment. However, as mentioned above, the present invention can change the above part as much as desired.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제13 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIGS. 13 and 14 are conceptual diagrams of a fuel processing system according to a 13th embodiment of the present invention.
도 13의 경우 본 발명의 제13 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)이 구비할 수 있는 복수 형태의 연료 처리부(60)의 개념도이고, 도 14는 도 13에 나타난 연료 처리부(60)들의 성능을 비교한 것이다.FIG. 13 is a conceptual diagram of a plurality of fuel processing units (60) that can be equipped in a fuel processing system (1) according to the 13th embodiment of the present invention, and FIG. 14 compares the performances of the fuel processing units (60) shown in FIG. 13.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제13 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 연료 처리부(60)로 스크러버(61) 및 흡수탱크(62) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 앞서 도 1 등에서 설명한 바 있다.Referring to FIGS. 13 and 14, the fuel processing system (1) according to the 13th embodiment of the present invention may include at least one of a scrubber (61) and an absorption tank (62) as a fuel processing unit (60). This has been described previously in FIG. 1 and the like.
연료 처리부(60)는 배출 또는 퍼징 시 연료 공급부(20)나 연료 회수부(30) 등으로부터 배출되는 암모니아를 포집한다. 암모니아는 독성 물질이기 때문에 대기중으로 일정 농도 이상의 방출이 금지된다. 따라서 연료 처리부(60)는 연료 공급부(20) 등에서 배출되는 암모니아를 포집하여 대기 방출을 방지한다.The fuel treatment unit (60) captures ammonia emitted from the fuel supply unit (20) or the fuel recovery unit (30) during discharge or purging. Since ammonia is a toxic substance, it is prohibited to be emitted into the atmosphere above a certain concentration. Therefore, the fuel treatment unit (60) captures ammonia emitted from the fuel supply unit (20) and prevents it from being emitted into the atmosphere.
암모니아는 물에 녹는 성질을 갖고 있으므로, 연료 처리부(60)는 물을 이용해 암모니아를 포집할 수 있다. 연료 처리부(60)는 물을 암모니아에 분사하는 방식 또는 물에 암모니아를 주입하는 방식 중 적어도 어느 하나를 사용한다.Since ammonia has the property of dissolving in water, the fuel treatment unit (60) can capture ammonia using water. The fuel treatment unit (60) uses at least one of a method of spraying water onto ammonia or a method of injecting ammonia into water.
전자의 방식을 이용하기 위해 연료 처리부(60)는 스크러버(61)를 포함할 수 있고, 후자의 방식을 이용하기 위해 연료 처리부(60)는 흡수탱크(62)를 포함할 수 있다.To utilize the former method, the fuel treatment unit (60) may include a scrubber (61), and to utilize the latter method, the fuel treatment unit (60) may include an absorption tank (62).
스크러버(61)는, 도 13(A)에 나타난 바와 같이, 암모니아가 유입되는 공간을 구비하고, 해당 공간에 물을 분사할 수 있다. 물이 암모니아에 분사되면 암모니아는 물에 녹아 암모니아수로 변화된다. 따라서 스크러버(61)는 하측에 암모니아수가 생성될 수 있고, 암모니아수는 스크러버(61) 하부의 출구를 통해 배출된다.The scrubber (61), as shown in Fig. 13(A), has a space into which ammonia flows in, and can spray water into the space. When water is sprayed onto ammonia, the ammonia dissolves in the water and changes into ammonia water. Accordingly, ammonia water can be generated at the bottom of the scrubber (61), and the ammonia water is discharged through the outlet at the bottom of the scrubber (61).
스크러버(61)는 도 14(A)에서와 같이, 암모니아 유량이 일정하면 암모니아를 포집하는 성능이 일정할 수 있고, 암모니아 유량이 변경되면 스크러버(61)로 유입되는 물의 유량이 적절히 변동되지 못할 경우, 암모니아 포집 성능이 저하될 수 있다. 즉 스크러버(61)는 암모니아의 유량이 일정할 때 사용될 수 있다. As shown in Fig. 14(A), the scrubber (61) can have a constant ammonia capturing performance when the ammonia flow rate is constant, and when the ammonia flow rate changes and the flow rate of water flowing into the scrubber (61) does not change appropriately, the ammonia capturing performance can deteriorate. In other words, the scrubber (61) can be used when the ammonia flow rate is constant.
즉 스크러버(61)는 스크러버(61) 내부에서 분무되는 물의 유량을 일정하게 유지할 때, 암모니아의 주입 유량이 달라지면 성능이 일정하지 못하다는 단점이 있다. 반대로 암모니아 주입 유량을 고려해 물의 분무량을 조절하는 것은 쉽지 않고 비용 측면에서도 바람직하지 않다.That is, the scrubber (61) has a disadvantage in that the performance is not constant when the injection flow rate of ammonia changes while maintaining the flow rate of water sprayed inside the scrubber (61) constant. On the other hand, it is not easy to adjust the spray amount of water by considering the injection flow rate of ammonia and is not desirable in terms of cost.
흡수탱크(62)는, 도 13(C)에 나타난 바와 같이 내부에 일정량의 물을 저장한다. 흡수탱크(62)의 물을 향해 암모니아가 주입될 수 있으며, 주입된 암모니아는 물 내에 녹게 된다. 따라서 흡수탱크(62)에 저장된 물은 암모니아수로 변화되며, 암모니아의 주입량에 따라 암모니아수의 암모니아 농도가 점차 높아질 수 있다.The absorption tank (62) stores a certain amount of water inside, as shown in Fig. 13(C). Ammonia can be injected into the water in the absorption tank (62), and the injected ammonia dissolves in the water. Accordingly, the water stored in the absorption tank (62) changes into ammonia water, and the ammonia concentration of the ammonia water can gradually increase depending on the amount of ammonia injected.
흡수탱크(62)는 저장된 일정량의 물을 이용하게 되므로, 도 14(C)에서와 같이 암모니아 주입량이 늘어날수록 내부의 암모니아 농도가 높아지면서 반대로 흡수 성능이 저하될 수밖에 없다. 즉 흡수탱크(62)에 지속적으로 물이 순환되지 않는 한, 흡수탱크(62)는 암모니아의 흡수 기능에 한계를 갖는다. 따라서 흡수탱크(62)는 일정 농도 이상의 암모니아가 흡수되면 내부의 암모니아수를 폐기하고 물을 새로 채워야 할 수 있다. Since the absorption tank (62) uses a certain amount of stored water, as shown in Fig. 14(C), as the amount of ammonia injected increases, the ammonia concentration inside increases and, conversely, the absorption performance inevitably decreases. In other words, unless water is continuously circulated in the absorption tank (62), the absorption tank (62) has a limit to its ammonia absorption function. Accordingly, if ammonia exceeding a certain concentration is absorbed in the absorption tank (62), the ammonia water inside may need to be discarded and new water may need to be added.
연료 처리부(60)는 이와 같이 설명한 스크러버(61) 및 흡수탱크(62)가 갖는 각각의 단점을 해소하고자, 도 13(B)에서와 같이 스크러버(61) 및 흡수탱크(62)를 일체화시킨 형태를 가질 수 있다.In order to overcome the respective shortcomings of the scrubber (61) and absorption tank (62) described above, the fuel processing unit (60) may have an integrated form of the scrubber (61) and absorption tank (62), as shown in Fig. 13(B).
이 경우 상부에는 스크러버(61)가 마련되고 하부에는 흡수탱크(62)가 마련된다. 흡수탱크(62)에 저장된 물에는 암모니아가 주입된다. 흡수탱크(62) 내 암모니아수의 암모니아 포집 성능이 떨어지면 흡수탱크(62)에서 암모니아가 흡수되지 못하고 상방으로 이동하는데, 이때 스크러버(61)에서 분무되는 물을 이용하여 암모니아를 추가적으로 포집할 수 있다.In this case, a scrubber (61) is provided at the top and an absorption tank (62) is provided at the bottom. Ammonia is injected into the water stored in the absorption tank (62). If the ammonia capture performance of the ammonia water in the absorption tank (62) is low, ammonia is not absorbed in the absorption tank (62) and moves upward. At this time, ammonia can be additionally captured using water sprayed from the scrubber (61).
스크러버(61) 및 흡수탱크(62) 일체형인 경우, 도 14(B)에서와 같이 흡수탱크(62)를 통해 암모니아의 초기 고유량을 대응할 수 있다. 또한 흡수탱크(62)만을 이용하면 초기 이후에 암모니아 흡수 성능이 저하되지만, 이때 스크러버(61)를 이용하여 초기 이후의 암모니아 흡수 성능을 보완할 수 있다.In the case where the scrubber (61) and the absorption tank (62) are integrated, the initial high flow rate of ammonia can be responded to through the absorption tank (62) as in Fig. 14(B). In addition, if only the absorption tank (62) is used, the ammonia absorption performance deteriorates after the initial stage, but in this case, the ammonia absorption performance after the initial stage can be supplemented by using the scrubber (61).
스크러버(61)와 흡수탱크(62)를 일체로 마련하면 흡수탱크(62)를 이용한 암모니아의 대용량 흡수 및 스크러버(61)를 이용한 암모니아의 지속적 포집을 모두 이루어낼 수 있다. 다만 스크러버(61)가 결합 사용되기 위해, 흡수탱크(62)는 스크러버(61)에서 분무되는 물의 양을 고려하여 대용량으로 준비되어야 하는 한계가 있다.If the scrubber (61) and the absorption tank (62) are provided as an integrated unit, both large-capacity absorption of ammonia using the absorption tank (62) and continuous capture of ammonia using the scrubber (61) can be achieved. However, in order to be used in combination with the scrubber (61), there is a limitation that the absorption tank (62) must be prepared in a large capacity considering the amount of water sprayed from the scrubber (61).
이를 개선하기 위해 연료 처리부(60)는, 도 13(D)에서와 같이 흡수탱크(62)를 복수로 마련할 수 있다. 즉 연료 처리부(60)는 물을 이용해 암모니아를 포집하여 암모니아수를 생성하는 흡수탱크(62)를 복수 개 구비한다.To improve this, the fuel processing unit (60) may be provided with multiple absorption tanks (62) as in Fig. 13(D). That is, the fuel processing unit (60) is provided with multiple absorption tanks (62) that capture ammonia using water and generate ammonia water.
이때 복수 개의 흡수탱크(62)는 다단으로 마련될 수 있다. 따라서 연료 공급부(20) 등에서 배출되는 암모니아는, 복수 개의 흡수탱크(62)를 차례대로 경유한다. 즉 암모니아는 복수 개의 흡수탱크(62) 중 상류에 마련되는 흡수탱크(62)에 녹아 암모니아수로 변화되거나, 또는 하류에 마련되는 흡수탱크(62)에 녹아 암모니아수로 변화될 수 있다.At this time, a plurality of absorption tanks (62) may be arranged in multiple stages. Accordingly, ammonia discharged from the fuel supply unit (20), etc., passes through the plurality of absorption tanks (62) in sequence. That is, ammonia may be dissolved in an absorption tank (62) arranged upstream among the plurality of absorption tanks (62) and changed into ammonia water, or may be dissolved in an absorption tank (62) arranged downstream and changed into ammonia water.
따라서 복수 개의 흡수탱크(62)는, 연료 공급부(20) 또는 연료 회수부(30)에서 배출되는 암모니아의 흐름을 기준으로, 상류에서 하류로 갈수록 상대적으로 낮은 암모니아 농도를 가질 수 있다.Accordingly, the plurality of absorption tanks (62) can have a relatively lower ammonia concentration from upstream to downstream based on the flow of ammonia discharged from the fuel supply unit (20) or the fuel recovery unit (30).
복수 개의 흡수탱크(62)는, 높이 방향으로 적층되어 하층의 흡수탱크(62)에서 흡수되지 못한 기체가 상층의 흡수탱크(62)로 전달되도록 할 수 있다. 이를 위해 어느 하나의 흡수탱크(62)의 상부에는, 그 위에 마련된 다른 하나의 흡수탱크(62)의 물 속으로 암모니아를 전달하는 라인(부호 도시하지 않음)이 마련될 수 있다. 이러한 라인은 흡수탱크(62)들을 차례대로 연속 연결할 수 있다.A plurality of absorption tanks (62) can be stacked in the height direction so that gas not absorbed in the lower absorption tank (62) is transferred to the upper absorption tank (62). To this end, a line (not shown) for transferring ammonia into water in another absorption tank (62) provided above one absorption tank (62) can be provided. This line can sequentially connect the absorption tanks (62).
예를 들면, 복수 개의 흡수탱크(62)는 내부에 물이 저장되며 연료 공급부(20) 또는 연료 회수부(30)에서 배출되는 암모니아가 물로 유입되는 제1 흡수탱크(62)를 갖고, 제1 흡수탱크(62) 위에 마련되는 제2 흡수탱크(62)를 갖는다. 제2 흡수탱크(62) 역시 제1 흡수탱크(62)와 마찬가지로 내부에 물이 저장되는데, 제2 흡수탱크(62)에는 제1 흡수탱크(62)에서 물에 흡수되지 못한 기체가 유입될 수 있다.For example, a plurality of absorption tanks (62) have a first absorption tank (62) in which water is stored inside and ammonia discharged from a fuel supply unit (20) or a fuel recovery unit (30) flows into the water, and a second absorption tank (62) provided above the first absorption tank (62). The second absorption tank (62) also has water stored inside like the first absorption tank (62), and gas that was not absorbed into water in the first absorption tank (62) can flow into the second absorption tank (62).
또한 연료 처리부(60)는 제n 흡수탱크(62)를 포함할 수 있다. 제n 흡수탱크(62)는 제2 흡수탱크(62)일 수 있고 또는 제3 흡수탱크(62)일 수 있는데, 도면의 경우 제6 흡수탱크(62)일 수 있다.Additionally, the fuel processing unit (60) may include an nth absorption tank (62). The nth absorption tank (62) may be a second absorption tank (62) or a third absorption tank (62), and in the case of the drawing, may be a sixth absorption tank (62).
제n 흡수탱크(62)는, 내부에 물이 저장되고 제1 흡수탱크(62) 및 제2 흡수탱크(62) 중 적어도 제1 흡수탱크(62)에서 물에 흡수되지 못한 기체가 유입된다. 다시 설명하면 제n 흡수탱크(62)는 제n-1 흡수탱크(62)에서 포집되지 못한 기상 암모니아를 전달받을 수 있다.The nth absorption tank (62) stores water inside and receives gas that was not absorbed into water in at least the first absorption tank (62) among the first absorption tank (62) and the second absorption tank (62). In other words, the nth absorption tank (62) can receive gaseous ammonia that was not captured in the n-1th absorption tank (62).
연료 처리부(60)는 흡수탱크(62)를 총 n개 구비할 수 있으므로, 제n 흡수탱크(62)에서 물에 포집되지 못한 기상 암모니아는, 일정 농도 미만으로 대기 방출될 수 있다. 즉 연료 처리부(60)는 제1 흡수탱크(62)에서 제n 흡수탱크(62)까지 구비하고, 제n 흡수탱크(62)는 암모니아 포집의 최종단을 이룬다. 따라서 제n 흡수탱크(62)는 포집하지 못한 암모니아를 자체적으로 처리해야 하며, 이때 기상 암모니아는 대기 방출이 허용 가능한 범위 내에서 제n 흡수탱크(62)로부터 대기로 배출된다.Since the fuel treatment unit (60) can be equipped with a total of n absorption tanks (62), gaseous ammonia that is not captured in water in the nth absorption tank (62) can be released into the atmosphere at a concentration below a certain level. That is, the fuel treatment unit (60) is equipped from the first absorption tank (62) to the nth absorption tank (62), and the nth absorption tank (62) forms the final stage of ammonia capture. Therefore, the nth absorption tank (62) must process the ammonia that is not captured by itself, and at this time, gaseous ammonia is released into the atmosphere from the nth absorption tank (62) within a range in which atmospheric release is permissible.
연료 처리부(60)가 포함하는 복수 개의 흡수탱크(62)는, 각각 분리 가능하게 마련될 수 있다. 또한 복수 개의 흡수탱크(62)는 상하 방향으로 적층될 수 있고, 또는 기상 암모니아의 전달에 문제 없다면 상하 외의 방향으로 배열되는 것도 가능하다. The plurality of absorption tanks (62) included in the fuel processing unit (60) may be provided so as to be separable from each other. In addition, the plurality of absorption tanks (62) may be stacked in a vertical direction, or may be arranged in a direction other than vertical if there is no problem with the transmission of gaseous ammonia.
또는 복수 개의 흡수탱크(62)는 서로 구조적으로 맞닿거나 연결됨 없이 이격 배치되고, 라인을 통해서만 연결되어 상호 분리가 용이하게 마련될 수도 있다.Alternatively, a plurality of absorption tanks (62) may be arranged spaced apart from each other without structural contact or connection, and may be connected only through lines so that they can be easily separated from each other.
이 경우 흡수탱크(62)는, 각각 별도로 폐기 가능하게 마련된다. 즉 연료 처리부(60)에서 가장 상류측에 배치되는 제1 흡수탱크(62)는, 그보다 하류에 마련되는 제2 흡수탱크(62)와 비교할 때 일정한 암모니아 농도에 먼저 도달하게 된다. 만약 제1 흡수탱크(62)의 내부 암모니아 농도가 폐기가 요구되는 농도로 상승한 경우, 제1 흡수탱크(62)는 제2 흡수탱크(62)를 기준으로 분리되고 별도로 폐기될 수 있다.In this case, the absorption tanks (62) are provided so that they can be disposed of separately. That is, the first absorption tank (62) located most upstream from the fuel treatment unit (60) reaches a certain ammonia concentration earlier than the second absorption tank (62) located downstream. If the internal ammonia concentration of the first absorption tank (62) rises to a concentration requiring disposal, the first absorption tank (62) can be separated from the second absorption tank (62) and disposed of separately.
이 경우 연료 공급부(20) 등으로부터 배출되는 암모니아는 제2 흡수탱크(62)로 바로 유입될 수 있다. 이를 위해 배출 라인(L40)은 제1 흡수탱크(62)의 제거 시 제1 흡수탱크(62)로부터 분리된 후 제2 흡수탱크(62)에 연결될 수 있다.In this case, ammonia discharged from the fuel supply unit (20), etc., can be directly introduced into the second absorption tank (62). To this end, the discharge line (L40) can be connected to the second absorption tank (62) after being separated from the first absorption tank (62) when the first absorption tank (62) is removed.
또는 배출 라인(L40)은 제1 흡수탱크(62) 내지 제n 흡수탱크(62)에 각각 연결되고 제1 흡수탱크(62)로만 개방되어 있다가, 제1 흡수탱크(62)의 폐기 시 제1 흡수탱크(62)로의 흐름이 차단되고 제2 흡수탱크(62)로만 개방되도록 절환될 수도 있다.Alternatively, the discharge line (L40) may be connected to the first absorption tank (62) to the nth absorption tank (62), respectively, and may be opened only to the first absorption tank (62), and may be switched so that when the first absorption tank (62) is disposed of, the flow to the first absorption tank (62) is blocked and the flow is opened only to the second absorption tank (62).
이와 같이 복수 개의 흡수탱크(62)를 이용한 경우, 도 14(D)에서와 같이 전체적인 암모니아 흡수 성능은 점차 떨어질 수 있지만, 초기 대용량의 암모니아 포집이 문제 없이 가능하다.In this case, when multiple absorption tanks (62) are used, the overall ammonia absorption performance may gradually decrease as shown in Fig. 14(D), but initial large-capacity ammonia capture is possible without a problem.
또한 흡수탱크(62)마다 암모니아 농도가 다르게 나타나는데 고농도의 흡수탱크(62)가 폐기되면, 연료 처리부(60) 전체적으로는 암모니아 농도의 하향이 이루어진다. 따라서 연료 처리부(60)는 모든 흡수탱크(62)를 폐기할 때까지 암모니아의 원활한 포집을 보장할 수 있다. In addition, the ammonia concentration is different for each absorption tank (62), and when a high-concentration absorption tank (62) is discarded, the ammonia concentration decreases throughout the fuel treatment unit (60). Therefore, the fuel treatment unit (60) can ensure smooth capture of ammonia until all absorption tanks (62) are discarded.
따라서 도 13(D)의 형태를 이용하는 연료 처리부(60)는, 흡수탱크(62)에 저장된 물의 암모니아 농도가 높아지면 암모니아 포집 성능이 급격히 저하되는 기존 문제를 해결한 것이다.Therefore, the fuel processing unit (60) using the form of Fig. 13(D) has solved the existing problem of ammonia capture performance rapidly deteriorating when the ammonia concentration of water stored in the absorption tank (62) increases.
도 15는 본 발명의 제14 실시예에 따른 연료 처리 시스템의 개념도이다.FIG. 15 is a conceptual diagram of a fuel processing system according to the 14th embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제14 실시예에 따른 연료 처리 시스템(1)은, 콜렉팅 탱크(32)를 이용하여 퍼징을 구현하는 퍼징부(70)를 갖는다.Referring to FIG. 15, a fuel processing system (1) according to the 14th embodiment of the present invention has a purging unit (70) that implements purging using a collecting tank (32).
퍼징부(70)는, 불활성가스나 질소 등의 퍼징가스를 엔진(E) 전후의 퍼징대상구간에 주입한다. 퍼징대상구간은 FVT와 엔진(E) 사이 및 SVT 상류 일부, RVT 하류 일부 등을 포함하는 것일 수 있지만. 이에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.The purging unit (70) injects a purging gas such as an inert gas or nitrogen into the purging target section before and after the engine (E). The purging target section may include the section between the FVT and the engine (E), a portion upstream of the SVT, a portion downstream of the RVT, etc., but there is no particular limitation thereto.
퍼징부(70)는 퍼징가스를 연료 공급부(20)에 주입하여, 퍼징대상구간에 잔류한 암모니아가 제거되도록 한다. 연료 공급부(20)에 주입된 퍼징가스는 연료 공급부(20)에 잔류한 암모니아와 함께 유동하여 엔진(E)을 경유한 뒤 연료 회수부(30)로 이동한다. 이후 퍼징가스 및 암모니아는 연료 회수부(30)에 마련되는 콜렉팅 탱크(32)로 유입될 수 있다.The purging unit (70) injects purging gas into the fuel supply unit (20) so that ammonia remaining in the purging target area is removed. The purging gas injected into the fuel supply unit (20) flows together with the ammonia remaining in the fuel supply unit (20) and passes through the engine (E) and then moves to the fuel recovery unit (30). Thereafter, the purging gas and ammonia can be introduced into the collecting tank (32) provided in the fuel recovery unit (30).
콜렉팅 탱크(32)는, 퍼징가스 및 암모니아를 저장하였다가 필요 시 배출할 수 있다. 콜렉팅 탱크(32)는 암모니아가 일정 농도 이하인 상태로 대기에 방출되도록 할 수 있다. 이때 콜렉팅 탱크(32)에서 배출되는 암모니아는 배출 마스트를 경유해 대기로 배출될 수 있다.The collecting tank (32) can store purging gas and ammonia and discharge them when necessary. The collecting tank (32) can discharge ammonia into the atmosphere at a concentration below a certain level. At this time, the ammonia discharged from the collecting tank (32) can be discharged into the atmosphere via a discharge mast.
반면 퍼징 시 콜렉팅 탱크(32)에 유입되는 암모니아는, 연료 처리부(60)로 전달되어 처리될 수도 있다. 이때 연료 처리부(60)는 콜렉팅 탱크(32)에 유입된 퍼징가스 및 암모니아를 전달받고 암모니아를 물에 흡수시킨다. 이후 연료 처리부(60)는 암모니아수를 보일러(50) 등으로 공급할 수 있음은 앞서 도 8 등을 통해 설명한 바와 같다. On the other hand, ammonia flowing into the collecting tank (32) during purging may be transferred to the fuel treatment unit (60) and processed. At this time, the fuel treatment unit (60) receives the purging gas and ammonia flowing into the collecting tank (32) and absorbs the ammonia into water. As previously explained through FIG. 8, etc., the fuel treatment unit (60) can then supply ammonia water to the boiler (50), etc.
콜렉팅 탱크(32)에서 직접 배출 마스트로 암모니아가 전달되는 것도 가능하고, 콜렉팅 탱크(32)에서 연료 처리부(60)를 거쳐 암모니아가 대기로 배출될 수도 있다. 연료 처리부(60)는 물을 이용해 암모니아를 포집하여 암모니아수를 생성하는 것이며, 일정 농도 이하의 암모니아를 외부로 배출할 수 있음은 앞서 도 13 등에서 이미 설명한 바와 같다.It is also possible for ammonia to be delivered directly from the collecting tank (32) to the discharge mast, or ammonia may be discharged into the atmosphere through the fuel treatment unit (60) from the collecting tank (32). The fuel treatment unit (60) captures ammonia using water to generate ammonia water, and as already explained in FIG. 13, etc., ammonia below a certain concentration can be discharged to the outside.
다만 본 실시예는, 퍼징부(70)에 마련되는 퍼징 드럼(71) 및 퍼징용 압축기(72)를 활용함으로써, 콜렉팅 탱크(32)나 연료 처리부(60)를 통한 암모니아의 대기 방출을 억제 또는 생략할 수 있다. However, in this embodiment, by utilizing the purging drum (71) and the purging compressor (72) provided in the purging unit (70), the atmospheric emission of ammonia through the collecting tank (32) or the fuel processing unit (60) can be suppressed or omitted.
퍼징 드럼(71)은, 퍼징가스를 연료 공급부(20)에 전달한다. 퍼징 드럼(71)은 퍼징용 압축기(72)와 연료 공급부(20) 사이에 배치될 수 있으며, 퍼징용 압축기(72)에서 압축된 퍼징가스를 임시 저장하였다가 연료 공급부(20)로 주입한다.The purging drum (71) delivers the purging gas to the fuel supply unit (20). The purging drum (71) can be placed between the purging compressor (72) and the fuel supply unit (20), and temporarily stores the purging gas compressed by the purging compressor (72) and then injects it into the fuel supply unit (20).
퍼징용 압축기(72)는, 퍼징가스를 압축한다. 구체적으로 퍼징용 압축기(72)는 퍼징가스를 압축해 연료 공급부(20)에 주입하여, 엔진(E) 전후의 퍼징대상구간에 잔류한 암모니아가 콜렉팅 탱크(32)로 전달되도록 한다.The purging compressor (72) compresses the purging gas. Specifically, the purging compressor (72) compresses the purging gas and injects it into the fuel supply unit (20), so that the ammonia remaining in the purging target section before and after the engine (E) is transferred to the collecting tank (32).
이를 위해 퍼징부(70)는 퍼징 라인(L50)을 구비한다. 퍼징 라인(L50)은 콜렉팅 탱크(32)와 퍼징용 압축기(72)를 연결하는데, 퍼징용 압축기(72)로부터 연료 공급부(20)로 연결되어 퍼징가스가 연료 공급부(20)에 유입되게 하며, 또한 연료 회수부(30)에서 콜렉팅 탱크(32)를 거쳐 퍼징용 압축기(72)로 연결될 수 있다.For this purpose, the purging unit (70) is equipped with a purging line (L50). The purging line (L50) connects the collecting tank (32) and the purging compressor (72), and is connected from the purging compressor (72) to the fuel supply unit (20) so that the purging gas flows into the fuel supply unit (20), and can also be connected from the fuel recovery unit (30) to the purging compressor (72) via the collecting tank (32).
또한 퍼징용 압축기(72)는, 퍼징대상구간에 대한 퍼징 완료 시 퍼징대상구간에 주입된 퍼징가스를 흡입해 콜렉팅 탱크(32)로 전달한다. 이를 위해 퍼징 라인(L50)은, 연료 회수부(30)에서 퍼징용 압축기(72)를 거쳐 콜렉팅 탱크(32)로 연결될 수 있다.In addition, the purging compressor (72) sucks in the purging gas injected into the purging target section when purging is completed for the purging target section and transfers it to the collecting tank (32). To this end, the purging line (L50) can be connected from the fuel recovery unit (30) to the collecting tank (32) via the purging compressor (72).
즉, 본 실시예의 퍼징부(70)는 퍼징대상구간 및 콜렉팅 탱크(32)에 대한 퍼징가스의 흐름을 퍼징 전후에 걸쳐 전환할 수 있다. 예를 들어, 퍼징용 압축기(72)는 퍼징 시 콜렉팅 탱크(32)에 저장된 퍼징가스를 압축한다. 퍼징용 압축기(72)는 압축된 퍼징가스를 퍼징 드럼(71)으로 전달하고, 퍼징 드럼(71)에 유입된 퍼징가스는 연료 공급부(20)에 주입된다. 이 경우 퍼징대상구간에 잔류한 암모니아는 퍼징가스와 함께 콜렉팅 탱크(32)로 전달된다. 이는 도 15의 상단 및 중앙에 나타난 것과 같다.That is, the purging unit (70) of the present embodiment can switch the flow of the purging gas to the purging target section and the collecting tank (32) before and after purging. For example, the purging compressor (72) compresses the purging gas stored in the collecting tank (32) during purging. The purging compressor (72) transfers the compressed purging gas to the purging drum (71), and the purging gas introduced into the purging drum (71) is injected into the fuel supply unit (20). In this case, the ammonia remaining in the purging target section is transferred to the collecting tank (32) together with the purging gas. This is as shown in the upper and center of Fig. 15.
이후 퍼징대상구간에 대한 퍼징 완료 시, 연료 회수부(30)에서 콜렉팅 탱크(32)로의 유입이 밸브 등에 의해 차단된다. 이때 퍼징용 압축기(72)는 도 15의 하단에 나타난 것과 같이, 퍼징대상구간 및 퍼징 드럼(71)에 저장된 퍼징가스를 흡입하여 콜렉팅 탱크(32)로 전달한다.Afterwards, when purging is completed for the purging target section, the inflow from the fuel recovery unit (30) to the collecting tank (32) is blocked by a valve or the like. At this time, the purging compressor (72) sucks in the purging gas stored in the purging target section and the purging drum (71) and transfers it to the collecting tank (32), as shown in the lower part of Fig. 15.
따라서 콜렉팅 탱크(32)는, 퍼징 전에는 퍼징가스를 수용하고 있다가, 퍼징 시 퍼징대상구간에 잔류해 있던 암모니아를 받아 저장한다. 이 경우 퍼징가스가 배출되는 만큼 암모니아가 채워지므로, 내압은 일정하거나 또는 다소 상승할 수 있다.Therefore, the collecting tank (32) receives the purging gas before purging, and then receives and stores the ammonia remaining in the purging target area during purging. In this case, since ammonia is filled as much as the purging gas is discharged, the internal pressure can be constant or slightly increased.
퍼징이 완료되면, 콜렉팅 탱크(32)는 내부에 채워져 있던 암모니아에 더하여 퍼징가스를 저장한다. 이 경우 콜렉팅 탱크(32)는 다소 가압될 수 있으며, 반면 퍼징대상구간은 퍼징용 압축기(72)에 의한 퍼징가스의 흡입으로 인해 감압될 수 있다.When purging is completed, the collecting tank (32) stores the purging gas in addition to the ammonia that was filled inside. In this case, the collecting tank (32) may be slightly pressurized, while the purging target area may be depressurized due to the suction of the purging gas by the purging compressor (72).
퍼징 완료 후 콜렉팅 탱크(32)에 퍼징가스가 모두 전달되면 퍼징대상구간에 남아있던 퍼징가스가 콜렉팅 탱크(32)로 회수되며, 이후 콜렉팅 탱크(32)에 저장되어 있던 암모니아가 엔진(E)의 연료로 재활용된다. 따라서 콜렉팅 탱크(32)는 퍼징가스를 주로 저장한 상태로 되돌아가므로, 다시 퍼징을 준비할 수 있다.After purging is completed and the purging gas is completely delivered to the collecting tank (32), the purging gas remaining in the purging target area is recovered to the collecting tank (32), and then the ammonia stored in the collecting tank (32) is recycled as fuel for the engine (E). Accordingly, the collecting tank (32) returns to a state where it mainly stores the purging gas, so it can be prepared for purging again.
이러한 경우, 본 실시예는 앞서 언급한 배출 마스트를 통한 대기 방출 없이도, 퍼징대상구간에 대한 퍼징을 원활하게 수행할 수 있게 된다.In such a case, the present embodiment enables smooth purging of the purging target section without atmospheric discharge through the aforementioned exhaust mast.
다만 이를 위해, 퍼징 라인(L50)은 퍼징용 압축기(72)와 콜렉팅 탱크(32) 및 퍼징 드럼(71) 간의 관계를 정방향 및 역방향으로 연결 가능하게 구비된다. 예를 들어 퍼징 라인(L50)은, 콜렉팅 탱크(32)에서 퍼징용 압축기(72)를 경유하여 퍼징 드럼(71)으로의 제1 유동 흐름과, 퍼징 드럼(71)에서 퍼징용 압축기(72)를 경유하여 콜렉팅 탱크(32)로의 제2 유동 흐름을 선택적으로 구현 가능하도록 마련된다.However, for this purpose, the purging line (L50) is provided so that the relationship between the purging compressor (72), the collecting tank (32), and the purging drum (71) can be connected in the forward and reverse directions. For example, the purging line (L50) is provided so that a first flow flow from the collecting tank (32) to the purging drum (71) via the purging compressor (72) and a second flow flow from the purging drum (71) to the collecting tank (32) via the purging compressor (72) are selectively implemented.
즉, 퍼징 라인(L50)은, 퍼징용 압축기(72)의 유입단을 콜렉팅 탱크(32)에 연결하고 퍼징용 압축기(72)의 토출단을 퍼징 드럼(71)에 연결하는 제1 유동 흐름을 구현할 수 있다. 또는 퍼징 라인(L50)은, 퍼징용 압축기(72)의 유입단을 퍼징 드럼(71)에 연결하고 퍼징용 압축기(72)의 토출단을 콜렉팅 탱크(32)에 연결하는 제2 유동 흐름을 구현할 수 있다.That is, the purging line (L50) can implement a first flow that connects the inlet end of the purging compressor (72) to the collecting tank (32) and the discharge end of the purging compressor (72) to the purging drum (71). Alternatively, the purging line (L50) can implement a second flow that connects the inlet end of the purging compressor (72) to the purging drum (71) and the discharge end of the purging compressor (72) to the collecting tank (32).
제1 유동 흐름은, 콜렉팅 탱크(32)에 저장되어 있던 퍼징가스가 퍼징용 압축기(72)에 흡입되어 압축된 후, 퍼징 드럼(71)을 거쳐 퍼징대상구간에 주입된다. 이때 퍼징대상구간에 잔류한 암모니아는 콜렉팅 탱크(32)로 유입된다.The first flow stream is a purging gas stored in a collecting tank (32), which is sucked into a purging compressor (72), compressed, and then injected into a purging target section through a purging drum (71). At this time, ammonia remaining in the purging target section flows into the collecting tank (32).
반면 제2 유동 흐름은, 퍼징대상구간 내 퍼징가스가 퍼징 드럼(71)을 거쳐 퍼징용 압축기(72)로 흡입된 후, 압축되고 콜렉팅 탱크(32)로 유입된다. 이때 콜렉팅 탱크(32)는 잔류 암모니아를 수용한 상태이므로 퍼징가스가 추가 주입됨에 따라 내압이 다소 상승할 수 있다.On the other hand, the second flow stream is such that the purging gas in the purging target section is sucked into the purging compressor (72) through the purging drum (71), and then compressed and flows into the collecting tank (32). At this time, since the collecting tank (32) contains residual ammonia, the internal pressure may increase somewhat as the purging gas is additionally injected.
본 실시예는, 퍼징 시 콜렉팅 탱크(32)로부터 연료 처리부(60)를 거쳐 배출 마스트로 암모니아를 안전 수준에서 배출할 수 있다. 또는 본 실시예는, 퍼징용 압축기(72)와 퍼징 드럼(71) 및 콜렉팅 탱크(32)를 활용하여, 퍼징대상구간에 대한 퍼징가스 및 잔류 암모니아를 콜렉팅 탱크(32)로 모두 처리한다. 따라서 본 실시예는 콜렉팅 탱크(32)에서 배출 마스트로의 암모니아 전달을 생략 또는 최소화할 수 있다. In this embodiment, ammonia can be safely discharged from the collecting tank (32) to the discharge mast via the fuel treatment unit (60) during purging. Alternatively, in this embodiment, by utilizing the purging compressor (72), the purging drum (71), and the collecting tank (32), the purging gas and residual ammonia for the purging target section are all treated into the collecting tank (32). Therefore, in this embodiment, the transfer of ammonia from the collecting tank (32) to the discharge mast can be omitted or minimized.
본 발명은 앞서 설명된 실시예들 외에도, 상기 실시예들의 조합 및 적어도 어느 하나의 실시예와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다. The present invention encompasses, in addition to the embodiments described above, combinations of the embodiments and embodiments resulting from a combination of at least one embodiment and a known technology.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is intended to specifically explain the present invention, and the present invention is not limited thereto, and it will be apparent that modifications or improvements can be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be made clear by the appended claims.
1: 연료 처리 시스템 E: 엔진
10: 연료 저장탱크 11: 압력 조절부
111: 재액화장치 112: 압축기
113: 응축기 20: 연료 공급부
21: 저압 펌프 22: 고압 펌프
23: 열교환기 30: 연료 회수부
31: 쿨러 32: 콜렉팅 탱크
40: 배기 처리부 41: SCR
42: 계량유닛 43: 공기 공급유닛
44: 암모니아 전달부 45: 리턴 열교환기
46: 전달 열교환기 47: 기화기
48: 암모니아/공기 믹서 50: 보일러
51: 스팀 생성기 52: 산화촉매
53: 믹서 54: 버퍼탱크
55: 연료 열교환기 56: 예열기
57: 미립화기 60: 연료 처리부
61: 스크러버 62: 흡수탱크
70: 퍼징부 71: 퍼징 드럼
72: 퍼징용 압축기 L10: 연료 공급라인
L11: 기상 처리라인 L12: 기상 전달라인
L13: 액상 전달라인 L14: 연료 분기라인
L20: 연료 회수라인 L30: 연료 전달라인
L31: 연료 리턴라인 L40: 배출 라인
L50: 퍼징 라인1: Fuel handling system E: Engine
10: Fuel storage tank 11: Pressure control unit
111: Reliquefaction device 112: Compressor
113: Condenser 20: Fuel supply section
21: Low pressure pump 22: High pressure pump
23: Heat exchanger 30: Fuel recovery unit
31: Cooler 32: Collecting Tank
40: Exhaust treatment unit 41: SCR
42: Metering unit 43: Air supply unit
44: Ammonia transfer unit 45: Return heat exchanger
46: Transfer heat exchanger 47: Vaporizer
48: Ammonia/Air Mixer 50: Boiler
51: Steam generator 52: Oxidation catalyst
53: Mixer 54: Buffer Tank
55: Fuel heat exchanger 56: Preheater
57: Atomizer 60: Fuel treatment unit
61: Scrubber 62: Absorption tank
70: Purging section 71: Purging drum
72: Compressor for purging L10: Fuel supply line
L11: Weather processing line L12: Weather transmission line
L13: Liquid delivery line L14: Fuel branch line
L20: Fuel recovery line L30: Fuel delivery line
L31: Fuel return line L40: Discharge line
L50: Purging line
Claims (7)
상기 수요처에서 리턴되는 잉여 연료를 회수하는 연료 회수부; 및
상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료를 포집하는 연료 처리부를 포함하며,
상기 연료 처리부는,
물을 이용하여 연료를 포집하여 폐수를 생성하는 복수 개의 흡수탱크를 포함하고,
상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료가 상기 복수 개의 흡수탱크를 차례대로 경유하면서 상기 흡수탱크에 저장된 물에 녹아 폐수로 변화되며,
상기 복수 개의 흡수탱크는,
내부에 물이 저장되며 상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료가 배출 라인을 통해 유입되는 제1 흡수탱크; 및
내부에 물이 저장되며 상기 제1 흡수탱크에서 물에 흡수되지 못한 기체가 유입되는 제2 흡수탱크를 포함하며,
상기 배출 라인은,
상기 제1 흡수탱크와 별개로 상기 제2 흡수탱크에 추가 연결되어, 상기 제2 흡수탱크가 상기 제1 흡수탱크와 독립적으로 상기 연료의 공급 또는 포집을 하도록 하는, 연료 처리 시스템.A fuel supply unit that supplies fuel discharged from a fuel storage tank to a demand source;
A fuel recovery unit for recovering surplus fuel returned from the above demand source; and
A fuel treatment unit is included for capturing fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit.
The above fuel processing unit,
Contains a plurality of absorption tanks that capture fuel using water and produce waste water;
Fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit passes through the plurality of absorption tanks in sequence and is dissolved in the water stored in the absorption tanks to change into wastewater.
The above multiple absorption tanks,
A first absorption tank having water stored therein and into which fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit flows through a discharge line; and
It includes a second absorption tank in which water is stored inside and into which gas that was not absorbed into the water in the first absorption tank flows,
The above discharge line,
A fuel processing system, which is additionally connected to the second absorption tank separately from the first absorption tank, so that the second absorption tank supplies or captures the fuel independently of the first absorption tank.
상기 연료 공급부 또는 상기 연료 회수부에서 벤트되는 연료의 흐름을 기준으로, 상류에서 하류로 갈수록 상대적으로 낮은 연료 농도를 갖는, 연료 처리 시스템.In the first paragraph, the plurality of absorption tanks,
A fuel treatment system having a relatively lower fuel concentration from upstream to downstream based on the flow of fuel vented from the fuel supply unit or the fuel recovery unit.
높이 방향으로 적층되며 상기 흡수탱크가 각각 분리 가능하게 마련되는, 연료 처리 시스템.In the first paragraph, the plurality of absorption tanks,
A fuel processing system in which the absorption tanks are stacked in the height direction and each absorption tank is provided so as to be separated.
상기 제2 흡수탱크보다 하방에 마련되며, 폐수 내 연료 농도가 일정 이상일 경우 상기 제2 흡수탱크를 기준으로 분리되는, 연료 처리 시스템.In the first paragraph, the first absorption tank,
A fuel treatment system provided below the second absorption tank, wherein the fuel concentration in the wastewater is separated based on the second absorption tank when the fuel concentration in the wastewater is above a certain level.
내부에 물이 저장되며 상기 제1 흡수탱크 및 상기 제2 흡수탱크 중 적어도 상기 제1 흡수탱크에서 물에 흡수되지 못한 기체가 유입되고, 내부에서 물에 흡수되지 못한 기체를 일정 농도 미만으로 대기 방출하는 제n 흡수탱크를 포함하는, 연료 처리 시스템.In the first paragraph, the fuel processing unit,
A fuel processing system comprising an nth absorption tank, wherein water is stored therein, gas that is not absorbed into water in at least the first absorption tank and the second absorption tank is introduced therein, and gas that is not absorbed into water inside is discharged to the atmosphere at a concentration below a predetermined level.
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